JP4212380B2 - データパケット送信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
ネットワークを使用した通信における、データパケット送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声や動画のリアルタイム配信やテレビ電話など、リアルタイムに処理する必要があるデータや緊急度が高いデータをネットワークを介して送受信する場合、通信の遅延や停止が許されないため、これらのデータの送受信を他のデータの送受信よりも優先度を高く設定し、ネットワークを優先的に使用する方法がある。
【０００３】
特許文献１では、ネットワークを流れる転送パケットの制御情報を認識して、高速な動的優先度処理を行う方式が提案されている。これは、優先度が低いために長期間保留状態にあるパケット等を判別し、動的に優先度の調停を行う優先度調停装置に関するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−００８６５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ネットワーク資源は有限であるため、優先度を高く設定するユーザが増加すると、優先的に送受信されにくくなる。その結果、所望した優先的な通信処理が実現されなくなるとの問題が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、ユーザの意思にもとづき、データの送受信における優先度をパケット毎に変更し、優先帯域で送るデータの量を調節し、ネットワークにおけるトラフィックを分散させる装置を提供するものである。
【０００７】
各請求項に係る発明の特徴は以下の通りである。
【０００８】
本願発明は、通常帯域と、帯域予約により確保される優先帯域と、を備えるネットワークを介して他の装置へパケットを送信するパケット送信装置であって、前記他の装置へ送信するパケットのうち、優先的に送信するパケットの割合を入力する入力手段と、前記入力手段からの入力に応じて、前記他の装置へ送信するパケットのうち優先帯域で送信するパケットと通常帯域で送信するパケットとを決定し、前記決定した帯域により各パケットを送信するよう制御する送信制御手段を備え、前記送信制御手段は、前記優先帯域で送信するよう決定したパケットが優先帯域により送信できない場合、前記パケットを通常帯域により送信することを特徴とする。
【００１６】
上記請求項において、「データパケットの割合」とは、送信するパケットストリームに含まれる全データパケットに対する優先送信パケットの割合を意味する。
【００１７】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。
【００１８】
なお、請求項における「入力手段」は、実施の形態におけるメッセージ処理部１０８，２０８が対応する。請求項における「優先送信パケット設定手段」および「送信手段」は、実施の形態における通信制御部１０４，２０４にが対応する。請求項における「帯域確保手段」は、実施の形態における帯域制御部１０９，２０９が対応する。
【００１９】
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施の形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例について概要を示す図である。
【００２２】
本実施例は、ネットワークを利用したＶｏＩＰ電話において、通常帯域と、帯域予約により確保した優先帯域との２つの帯域を備えるネットワーク３を介して、電話機１と電話機２との間で音声パケットの送受信を行うものである。
【００２３】
優先帯域を用いた通話では、電話機１から電話機２に送信された通信制御用メッセージ４に含まれる優先帯域使用割合に基づき、優先帯域がＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によって確保される。そして、確保された優先帯域を用いてパケットの一部の送受信が行われる。
【００２４】
ＲＳＶＰとは、ネットワーク上で送信先までの帯域を予約し、通信品質を確保するプロトコルの一種である。
【００２５】
図１は、電話機２から電話機１へのパケット送信において、電話機２から送られるパケットのうち、パケット１とパケット５は優先帯域を用いて電話機１に送信され、他のパケット２〜４、パケット６〜８は通常帯域を用いて電話機１に送信されることを示している。
【００２６】
電話機１は、到着順にパケットを受信し、あらためてパケット内のデータの順序を示す制御情報に従って、パケットの並べ替えを行う。これにより、正規の順番でデータを取得する。
【００２７】
図２は、第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図である。
【００２８】
電話機１，２は、それぞれ音声入力部１０１，２０１、音声処理部１０２，２０２、メイン処理部１０３，２０３、通信制御部１０４，２０４、音声出力部１０５，２０５、表示部１０６，２０６、ユーザ入力部１０７，２０７、メッセージ処理部１０８，２０８、帯域制御部１０９，２０９から構成される。
【００２９】
音声入力部１０１，２０１は、マイクなどのデバイスから入力された音声を音声処理部１０２，２０２に出力する。
【００３０】
音声処理部１０２，２０２は、音声入力部１０１，２０１から入力された音声信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、所定の方式にて圧縮し、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダを付加し、通信制御部１０４，２０４に出力する。また、通信制御部１０４，２０４から入力されたデータを、ＲＴＰヘッダを参照してシーケンス番号順に並び替え、復号し、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を行い、音声出力部１０５，２０５に出力する。
【００３１】
メイン処理部１０３，２０３は、電話機１，２全体の動作を制御し、各部に指示を出力する。
【００３２】
通信制御部１０４，２０４は、音声処理部１０２，２０２からの音声データやメッセージ処理部１０８，２０８からのメッセージデータにＩＰヘッダ、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ等を付与し、パケットと成し、ネットワークに出力する。また、ネットワークから受信した上記データから、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ等を除去し、音声処理部１０２，２０２やメッセージ処理部１０８，２０８に出力する。
【００３３】
また、通信制御部１０４，２０４は、帯域制御部１０９，２０９で生成された帯域制御用メッセージの送受信を行う。
【００３４】
音声出力部１０５，２０５は、音声処理部１０２，２０２で処理されたデータをスピーカー等から出力する。
【００３５】
表示部１０６，２０６は、メイン処理部１０３，２０３から受けとった情報、例えば、図３のように通信品質を表示する。
【００３６】
ユーザ入力１０７，２０７は、ユーザからの入力を処理する。例えば、図３のボタン１０７を押すことによって通信における優先帯域を使用する割合が入力可能となる。
【００３７】
メッセージ処理部１０８，２０８は、メイン処理部１０３，２０３からの指示を受けて、通信制御用メッセージ４を作成し、通信制御部１０４，２０４に出力する。また、通信制御部１０４，２０４から受信したメッセージを解析し、結果をメイン処理部１０３，２０３に出力する。
【００３８】
帯域制御部１０９，２０９は、ＲＳＶＰ等のプロトコルにしたがって、必要な帯域を確保し、結果をメイン処理部に出力する。
【００３９】
次に、メッセージ処理部１０８，２０８で処理されるメッセージについて説明する。
【００４０】
メッセージは、通話等の通信を行う際の通信路の制御において、通信経路の確立、通信の接続・切断や通信能力（コーデックの方法、利用するプロトコル、ポート番号など）などの調整に必要な情報を含む。このメッセージは、通信を行う端末間で送受信され、呼接続の制御においても利用される。
【００４１】
図４にメッセージ４のフォーマットの一例を示す。
【００４２】
メッセージ４は、メッセージヘッダ４１とメッセージの本体であるメッセージボディ４２から構成される。
【００４３】
メッセージヘッダ４１は、通信処理における基本的な情報、電子メールのヘッダと同様に、メッセージの通信における基本的な制御情報であり、発信元情報、相手先情報、メッセージボディのタイプなどから構成される。
【００４４】
処理タイプ４１１は、通信相手の端末への要求を示す。サーバアドレス４１２は、インターネット電話サービス提供会社のサーバのアドレスを示す。相手先情報４１３は、メッセージの送信先となる端末の識別情報である。発信元情報４１４は、メッセージの送信元である端末の識別情報である。
【００４５】
相手先情報４１３および発信元情報４１４の識別情報は、電話番号やメールアドレス形式など、通信相手が特定できるものであれば何でも良い。
【００４６】
メッセージボディタイプ４１５は、メッセージボディ４２に記述するフォーマットを指定するものであり、例えばＳＤＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＭＩＭＥ（Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｍａｉｌ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）などである。
【００４７】
メッセージボディサイズ４１６は、メッセージボディのサイズである。メッセージ識別番号４１７は、当該メッセージを識別するための識別番号である。
【００４８】
メッセージボディ４２には、通信制御の内容が記述される。優先度を変更する場合、このメッセージボディ４２には、データの送受信における優先帯域使用割合４２１が記述される。
【００４９】
その他、メッセージヘッダ４１およびメッセージボディ４２への情報追加などは任意に行うことができ、各情報の並び順は任意に変更可能である。
【００５０】
図５に、このメッセージフォーマットを使用したメッセージ４０を一例として示す。
【００５１】
メッセージ４０は、電話機１から電話機２へ送られるメッセージであり、メッセージ識別番号“１００００”は、処理タイプ“優先送信”を示し、発信元である自身の電話機１（電話番号“+８１−３−３１２３−４５６７”）から、相手方の電話機２（電話番号“+８１−３−３４５６−７８９０”）へ、パケットの“２５％”を優先して送信することを指示している。
【００５２】
また、サーバアドレス“１０．１２３．４５６．７８９”は、ネットワーク上のサーバのアドレスを示し、呼制御に使用されるデータが、このアドレスに対して送信されることを意味し、“２０ＢＹＴＥ”のメッセージボディが“ＴＥＸＴ”で記述されていることを示す。
【００５３】
メッセージボディには、優先して送る割合“２５％”が記述されている。
【００５４】
上記では、メッセージ４は図４に示すフォーマットに基づいているが、他のプロトコルに対応したフォーマットに基づいても良い。
【００５５】
次に、帯域制御部１０９，２０９が行うＲＳＶＰによる帯域確保について説明する。
【００５６】
図６にＲＳＶＰによる帯域確保の概要を示す。図７にＲＳＶＰで用いられるメッセージの種類を示す。図８にメッセージ＜ＰＡＴＨ＞とメッセージ＜ＲＥＣＶ＞の構成を示す。
【００５７】
以下、これらの図を用いて、電話機１から電話機２に対して、帯域確保を要求する場合について説明する。ここでは、全帯域に対し、２５％の帯域を確保する例を示す。
【００５８】
電話機２のメイン処理部２０３は、現在の通話状態、例えば、通話前の呼制御で決定される音声の符号化方式等を確認する。
【００５９】
このとき、例えば、音声符号化方式Ｇ．７１１（通信レート：６４ｋｂｐｓ）によって通信中の場合、その通信レートの２５％である１６ｋｂｐｓ分の帯域を確保するように、帯域制御部２０９に指示を出す。
【００６０】
これを受けた帯域制御部２０９は、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を作成し、通信制御部２０４を介してルータ６に送信する。ルータ６は、受信したメッセージ＜ＰＡＴＨ＞のＰＨＯＰ情報やＡｄｓｐｅｃ情報等を書き換え、ルータ５に転送する。同様にして、ルータ５は、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を電話機１に転送する。このとき、エラーが発生した場合、メッセージ＜ＰＡＴＨ−ＥＲＲ＞が電話機２に送信される。
【００６１】
電話機１では、通信制御部１０４を介して帯域制御部１０９が、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を受け取ると、Ａｄｓｐｅｃ情報の値を見て、予約するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を決定し、メッセージ＜ＲＥＳＶ＞を作成する。具体的には、電話機１の帯域制御部１０９は、平均転送レートと転送ピークレートの値を設定する。本実施例の場合、２５％分の帯域を確保するために、これらの値として６４ｋｂｐｓ（Ｇ．７１１）の２５％である１６ｋｂｐｓを設定する。
【００６２】
作成されたメッセージ＜ＲＥＳＶ＞は、通信制御部１０４からネットワークに出力される。メッセージ＜ＲＥＳＶ＞を受信したネットワーク上の各ルータ５，６は、ＱｏＳを満たすか否かを検証する。すなわち、電話機１からメッセージ＜ＲＥＳＶ＞を受信し、そのメッセージで示されるＦｌｏｗｓｐｅｃ情報等の条件において、パケットを転送する能力があるか否かを検証する。
【００６３】
上記の結果、ＱｏＳを満たすことができない場合は、メッセージ＜ＲＥＳＶ−ＥＲＲ＞を送信する。ＱｏＳを満たすことができれば、帯域が確保されたとし、本処理を終了する。
【００６４】
次に、本実施例の音声処理部１０２，２０２および通信制御部１０４，２０４で処理するデータについて述べる。本実施例では、音声データを例に挙げ、そのパケットの構造を図９に示す。
【００６５】
ＩＰヘッダ８１は、データの配送に必要な情報、例えば、送信者アドレス、受信者アドレス、データ長等を含む。このＩＰヘッダ８１は、通信制御部１０４，２０４において、付加や解析等の処理がなされる。
【００６６】
ＵＤＰヘッダ８２は、データをアプリケーションに渡すために必要な情報、例えば、送信元ポート番号、宛先ポート番号等を含む。このＵＤＰヘッダ８２は、通信制御部１０４，２０４において、付加や解析等の処理がなされる。
【００６７】
ＲＴＰヘッダ８３は、アプリケーションが音声や映像を再生するために必要な情報、例えば、シーケンス番号、タイムスタンプ等を含む。
【００６８】
音声データ８４は、音声入力部１０１，２０１から入力された音声が、音声処理部１０２，２０２にて、Ａ／Ｄ変換され、所定の方式にて圧縮されたものである。伝送のために、複数のパケットに格納されるため、復元の際は、ＲＴＰヘッダ８３のシーケンス番号順に並び替えられる。
【００６９】
以下、本ＶｏＩＰ電話システムの動作について説明する。
【００７０】
（通常帯域を用いた通話）
電話機１と電話機２の間で通話を行う場合、まず呼接続が実行される。呼接続では、通信路を制御（これを呼制御と称す）し、通信経路の確立、通信の接続・切断や通信能力（コーデックの方法、利用するプロトコル、ポート番号など）などの調整を行う。
【００７１】
ここで使用される帯域は、通常の通信に用いられる帯域であり、前述のＲＳＶＰ等によって帯域を確保することなく、データパケットを送受する帯域のことである。
【００７２】
この呼接続が完了すると、通話が開始される。引き続いて、ユーザＡが電話機１の音声入力部１０１に対して発話を行う。
【００７３】
発話した音声は、音声処理部１０２でＡ／Ｄ変換などがなされた後、所定の音声コーデック方式（例えば、ＰＤＣ，ＰＨＳ，ＣｄｍａＯｎｅ、Ｗ−ＣＤＭＡ，Ｃｄｍａ２０００などの通信方式で利用されるコーデック、あるいはＧ．７１１，Ｇ．７２９，Ｇ．７２９Ａ、Ｇ７２３．１，Ｇ．７２６，Ｇ．７２２、ＡＭＲ−ＷＢなど）により圧縮される。もちろん非圧縮のままでも良い。
【００７４】
このように処理された音声データは、ＲＴＰヘッダや誤り訂正符号を付加するなどして適切な音声データへ変換され、さらに通信制御部１０４において、音声データをインターネット上で送受信するためのデータ構造（例えば、ＵＤＰあるいはＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダなどが付与される）に変換される。
【００７５】
変換されたデータは、ネットワーク３へ出力され、通話相手である電話機２へ送信される。
【００７６】
また、通話相手からの音声データの受信は、以下のように行われる。
【００７７】
電話機１の通信制御部１０４は、受信した音声データから、ＵＤＰあるいはＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ等を取り除き、音声処理部１０２へ出力する。音声処理部１０２は、ＲＴＰヘッダのシーケンス番号を参照してパケットの並べ替えや、通信において損失したパケットを検出する。さらに、ヘッダ情報や誤り訂正符号から、誤りのない音声部分のみを抽出し、所定の音声コーデックに応じた伸張方式により伸張処理した後、Ｄ／Ａ変換され、Ｄ／Ａ変換された音声は、音声出力部１０５から出力される。
【００７８】
（優先帯域確保処理＆優先パケット設定処理を用いた通話）
電話機１を使用しているユーザＡと、電話機２を使用しているユーザＢとが通話中の状態において、電話機１，２のそれぞれの表示部１０６，２０６には、現在の通話品質をあらわす表示がなされている。その表示の一例を、図３に示す。
【００７９】
この通話品質は、最良の通話品質を１００としたとき、その度合が０のレベル１、２５のレベル２、５０のレベル３、７５のレベル４、１００のレベル５の５段階に分けられる。このレベル設定は、言うまでもなく任意に変更することができる。
【００８０】
通話相手であるユーザＢの音声が途切れるなど、通話品質が悪く聞きづらい状態であるとき、ユーザＡは電話機１のユーザ入力部１０７を介して、例えば、図３に示すようなユーザ入力部１０７のボタンを押すことにより、通話品質を１レベル上げる指示を行う。ここでは、ボタンを１回押す毎にレベル１→レベル２→レベル３→レベル４→レベル５→レベル１というように、サイクリックに指定できるものとする。例えば、現在の通話品質がレベル１である場合、１回のボタン操作によって、レベル２に設定される。
【００８１】
ユーザ入力部１０７を介して指示された“通話品質レベル２”の指示は、メイン処理部１０３に入力され、メイン処理部１０３は、さらにメッセージ処理部１０８と帯域制御部１０９に当該指示を出力する。
【００８２】
メッセージ処理部１０８は、当該指示に基づき、通話品質レベル２に対応して、パケットの２５％を優先帯域で送信することを示すメッセージ４０（図５に示す）を生成する。
【００８３】
ここで、メッセージ４０で設定する優先して送る割合４２１は、通話品質レベルに対応して設定される。例えば、通話品質レベル１の場合、優先して送る割合を０％とする。同様に、通話品質レベル２、通話品質レベル３、通話品質レベル４、通話品質レベル５は、優先して送る割合をそれぞれ、２５％、５０％、７５％、１００％とする。
【００８４】
生成されたメッセージ４０は、通信制御部１０４を経由して、通話相手である電話機２に送信される
一方、電話機１の通信相手である電話機２では、電話機１が送信したメッセージ４０がメッセージ処理部２０８によって解析される。そして、メッセージ４０にて指示された内容が、帯域制御部２０９に知らされる。
【００８５】
帯域制御部２０９では、ＲＳＶＰ等のプロトコルにしたがって、帯域予約処理が行われ、優先帯域として帯域が確保される。具体的には、帯域制御部２０９は、受信したメッセージ４０を解析し、優先して送る割合が２５％であることを知ると、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を作成し、これを通信制御部２０４から電話機１に対して送信する。
【００８６】
ネットワークに出力されたメッセージ＜ＰＡＴＨ＞は、ネットワーク上のルータを経由して、電話機１に転送される。ルータは、受信したメッセージ＜ＰＡＴＨ＞のＰＨＯＰ情報やＡｄｓｐｅｃ情報等を書き換え送信する。このとき、エラーが発生した場合、メッセージ＜ＰＡＴＨ−ＥＲＲ＞を電話機２に対して送信する。
【００８７】
電話機１の通信制御部１０４にて受信されたメッセージ＜ＰＡＴＨ＞は、帯域制御部１０９に送られる。そして、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞内のＡｄｓｐｅｃ情報等の値を参照して、予約するＱｏＳを決定し、それらを含むメッセージ＜ＲＥＳＶ＞を作成する。このメッセージ＜ＲＥＳＶ＞は、通信制御部１０４から電話機２に対して送信される。
【００８８】
ネットワークに出力されたメッセージ＜ＲＥＳＶ＞は、ネットワーク上のルータを経由して、電話機２に転送される。このとき、各ルータはＱｏＳを満足するか否かを判断する。この結果、ＱｏＳを満足する場合、メッセージ＜ＲＥＳＶ＞を電話機２に対して送信する。ＱｏＳを満足しない場合、メッセージ＜ＲＥＳＶ−ＥＲＲ＞を電話機２に対して送信する。
【００８９】
電話機２の通信制御部２０４は、受信したメッセージ＜ＲＥＳＶ＞およびメッセージ＜ＲＥＳＶ−ＥＲＲ＞を、帯域制御部２０９に送る。帯域制御部２０９は、受信したメッセージ＜ＲＥＳＶ＞およびメッセージ＜ＲＥＳＶＥＲＲ＞から、帯域確保の状況を知る。
【００９０】
続いて、メッセージ４０の優先して送る割合４２１に基づいて、電話機２から電話機１に音声パケットが送信される。帯域が確保された場合、すなわち、優先帯域が確保された場合、その優先帯域を用いて送信が行われる。具体的には、音声入力部２０５から入力された音声は、音声処理部２０２において、Ａ／Ｄ変換された後、所定の方式により圧縮される。
【００９１】
圧縮された音声データは、任意のサイズに分割され、ＲＴＰヘッダ８３が付されてＲＴＰパケットに構成される。このとき、音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３（図９に示す）のシーケンス番号には、音声データに対応した一連の音声パケット８に対応して番号が付与される。
【００９２】
このように構成されたパケットは、通信制御部２０４に出力される。ＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部２０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造（例えば、ＵＤＰヘッダ８２、ＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ８１が付与される）に変換される。
【００９３】
また、メッセージ４０の優先して送る割合４２１が２５％であることから、４個に１個の割合でパケットが、優先帯域で送るための構造に変換される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が、通常帯域を示す低いレベルから優先帯域を示す高いレベル、例えば、レベル０からレベル４に変更され、送信元ポート（ＩＰヘッダ８１の送信元ポート）が、優先帯域に対応したポートに変更される。
【００９４】
このとき、パケットのうち優先して送る割合４２１分のパケットをどのように決めるかは、任意である。
【００９５】
このように、準備されたパケットは、通信制御部２０４からネットワーク３に出力される。出力されたパケットは、ネットワーク３上のルータを経由して電話機１に転送される。ルータは、受信したパケット８を解析し、その内容に応じてパケットを転送する。具体的には、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度を参照し、通常帯域か優先帯域かを判断する。そして、優先度が通常帯域を示す場合（たとえばレベル０）にはそのパケットを通常帯域にてネットワークに転送する。
【００９６】
また、優先度が優先帯域を示す場合（たとえばレベル４）にはＩＰヘッダの送信元ポートを参照し、そのパケットの送信ポートとして、送信元ポートに記述されている優先帯域に対応したポートを設定し、この優先帯域ポートにて当該パケットを転送する。ここで、このパケットは、優先度に従った順番で転送される。すなわち、当該優先帯域ポートに対し他の電話機からのパケットが同様に割り当てられている場合には、このパケットの優先度との優劣（レベルの大小）に従って、ネットワークへの転送順位が決定される。
【００９７】
なお、ネットワークへの転送順位の決定は、通常帯域を用いたパケット転送においても同様に行われる。すなわち、それぞれのパケットに付されている優先度に従って、ネットワークへの転送順位が決定される。
【００９８】
このようにして、通話相手である電話機２から送信されたパケット８は、電話機１の通信制御部１０４において受信される。受信された音声パケット８は、通信制御部１０４において、ＩＰヘッダ８１やＵＤＰヘッダ８２等を取り除かれ、音声処理部１０２へ出力される。
【００９９】
音声処理部１０２は、受信した音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３を参照し、そのシーケンス番号の順にパケットを並び替え、ヘッダ情報や誤り訂正符号から、誤りのない音声部分のみを抽出する。抽出された音声データは、所定の音声コーデックに応じた伸張方式により伸張処理された後、Ｄ／Ａ変換され、音声として、音声出力部１０５から出力される。
【０１００】
上記帯域確保において、帯域が確保できなかった場合、上記通信制御部２０４における処理は、以下のように異なる。この他の処理については、上記と同様である。
【０１０１】
音声処理部２０２から通信制御部２０４に入力されたＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部２０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造に変換される。
【０１０２】
メッセージ４０の優先して送る割合４２１が２５％であることから、４個に１個の割合でパケットが、優先的に送られるための構造に変換される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が低いレベルから優先度が高いレベル、例えば、レベル０からレベル４に変更される。
【０１０３】
このとき、パケットのうち優先して送る割合４２１分のパケットをどのように決めるかは、任意である。
【０１０４】
また、帯域が確保できた場合には、ＩＰヘッダ８１の送信元ポートに優先帯域に対応したポートを設定したが、帯域が確保できなかった場合には、この設定は行わない。
【０１０５】
このように、準備されたパケットは、通信制御部２０４からネットワーク３に出力される。以降の処理は、前述と同様である。
【０１０６】
なお、優先帯域が確保されなかった場合、ルータは、電話機２からの全てのパケットを通常帯域にてネットワークに転送することとなる。但し、転送順位は、上記と同様、各パケットの優先度に従って決定される。よって、優先度の高いパケット（たとえばレベル４）は、自己およびその他の電話機からの通常優先度のパケットに優先してネットワークに転送されることとなる。
【０１０７】
このように、メッセージによって示される優先して送る割合に基づき、優先帯域を確保し、かつ、当該割合のパケットを確保した帯域で送信することによって、すべてのパケットを通常帯域で送信するよりも、ネットワークに負荷をかけず、かつ高い音声品質を確保することができる。
【０１０８】
上記では、メッセージによって示される優先して送る割合に基づき、優先帯域を確保し、かつ、当該割合のパケットを確保した帯域で送信するようにしたが、優先帯域を確保せず、優先して送る割合のパケットに高い優先度のみを設定することによって送信を行うようにしても良い。この場合、ルータでは、上記優先帯域が確保できなかった場合と同様にして、ネットワークに対するパケットの転送がなされる。すなわち、優先度のみを高く設定した場合、このパケットは、他の通常優先度のパケットに優先して、通常帯域を用いてネットワークに転送される。
【０１０９】
（第２実施例）
本実施例では、予め優先帯域が確保されている場合における、本ＶｏＩＰ電話システムの動作についてついて説明する。
【０１１０】
図１０は、第２実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図である。
【０１１１】
尚、第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成、および、電話機１，２と同一の機能を有するブロックには、同一番号を付し、その説明は省略する。以下、本発明により新たに提供される機能についてのみ、説明する。
【０１１２】
本実施例では、予め優先帯域が確保されているため、第１実施例の構成における、それぞれ帯域制御部１０９，２０９を必要としない。他の構成については、第１実施例と同一である。
【０１１３】
また、本実施例のＶｏＩＰ電話システムの動作については、電話機１および２において実行される、ＲＳＶＰによる帯域確保処理が共に、実行されない点を除いて、第１実施例と同一である。
【０１１４】
すなわち、電話機１から送信されたメッセージ４０を受信した電話機２では、メッセージの解析処理の後、通信制御部２０４が、メッセージ４０に含まれる優先して送る割合４２１に基づいて、音声パケットを予め確保された優先帯域で送信するよう制御する。
【０１１５】
具体的には、音声入力部２０５から入力された音声は、音声処理部２０２において、Ａ／Ｄ変換された後、所定の方式により圧縮される。圧縮された音声データは、任意のサイズに分割され、ＲＴＰヘッダ８３が付されてＲＴＰパケットに構成される。このとき、音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３（図９に示す）のシーケンス番号には、音声データに対応した一連の音声パケット８に対応して番号が付与される。
【０１１６】
このように構成されたパケットは、通信制御部２０４に出力される。ＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部２０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造（例えば、ＵＤＰヘッダ８２、ＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ８１が付与される）に変換される。
【０１１７】
また、メッセージ４０の優先して送る割合４２１が２５％であることから、４個に１個の割合のパケットが、優先帯域で送るための構造に変換される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が、通常帯域を示す低いレベルから優先帯域を示す高いレベル、例えば、レベル０からレベル４に変更される。また、送信元ポート（ＩＰヘッダ８１の送信元ポート）が、予め確保されている優先帯域に対応したポートに変更される。
【０１１８】
このとき、パケットのうち優先して送る割合４２１分のパケットをどのように決めるかは、任意である。
【０１１９】
このように、準備されたパケットは、通信制御部２０４からネットワーク３に出力される。以降の処理は、第１実施例と同様である。
【０１２０】
（第３実施例）
本実施例では、上記実施例のように帯域を予約することができない場合において、ある程度通話状態が良いとき、ユーザが一部のパケットについて、通信における優先度を一方的に変更する場合のＶｏＩＰ電話システムについて説明する。
【０１２１】
通話状態にある電話機１，２の内、一方の電話機１が優先度を変更すると、この電話機１から送信されるパケットの優先度が変更される。
【０１２２】
他方の電話機２から送信されるパケットの優先度は、そのまま維持される。よって、電話機１から送信される音声のみ品質が変更される。
【０１２３】
図１１は、第３実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図である。
【０１２４】
尚、第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成、および、電話機１および２と同一の機能を有するブロックには、同一番号を付し、その説明は省略する。以下、本発明と第１実施例との相違点についてのみ、説明する。
【０１２５】
本実施例では、優先帯域を用いての送受信を行わないため、第１実施例の電話機１，２の構成における、それぞれメッセージ処理部１０８，２０８、および、帯域制御部１０９，２０９を必要としない。他の構成については、第１実施例と同一である。
【０１２６】
本実施例のＶｏＩＰ電話システムでは、第１実施例の電話機１および２において実行される、ＲＳＶＰによる帯域確保処理、および、優先帯域を用いた送受信が、共に実行されない。
【０１２７】
以下、詳細を説明する。
【０１２８】
電話機１を使用しているユーザＡと、ネットワークを介して他のユーザとが通話中の状態において、電話機１の表示部１０６には、現在の通話品質をあらわす表示がなされている。
【０１２９】
通話相手の音声が明確に聞き取れ、通話品質が良く、通話品質レベルを下げてもよいとユーザＡが判断したとき、ユーザＡは電話機１のユーザ入力部１０７を介して、例えば、ボタンを数回押すことにより、通話品質を１レベル下げる指示を行う。ここでは、ボタンを１回押す毎にレベル１→レベル２→レベル３→レベル４→レベル５→レベル１というように、レベルがサイクリックに変化するため、例えば、現在の通話品質がレベル３である場合、４回のボタン操作によって、所望のレベル２が設定される。
【０１３０】
ユーザ入力部１０７を介して指示された“通話品質レベル１”の指示は、メイン処理部１０３に入力され、メイン処理部１０３は、さらに通信制御部１０４に当該指示を出力する。
【０１３１】
一方、音声入力部１０５から入力された音声は、音声処理部１０２において、Ａ／Ｄ変換された後、所定の方式により圧縮される。圧縮された音声データは、任意のサイズに分割され、ＲＴＰヘッダ８３が付されてＲＴＰパケットとなされ、通信制御部１０４に出力される。
【０１３２】
ＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部１０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造（例えば、ＵＤＰヘッダ８２、ＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ８１が付与される）に変換される。
【０１３３】
音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３（図９に示す）のシーケンス番号には、音声データに対応した一連の音声パケット８に対応して番号が付与される。
【０１３４】
また、ＩＰヘッダ８１には、メイン処理部１０３より入力された通話品質レベルに対応して、各パケットに通信における優先度を設定する。例えば、通話品質レベル１の場合、高優先度パケットと低優先度のパケットの割合を０：１とする。同様に、通話品質レベル２、通話品質レベル３の場合、通話品質レベル４、通話品質レベル５の場合、高優先度パケットと低優先度のパケットの割合をそれぞれ、１：３、１：１、３：１、１：０とする。
【０１３５】
上記例の通話品質レベル２の場合、高優先度パケットと低優先度のパケットの割合は１：３であることから、４個に１個の割合でパケットに高い優先度が設定される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が、高いレベルから低いレベル（例えば、レベル７からレベル４）に変更される。
【０１３６】
このとき、パケットのうち高優先度を設定する割合のパケットをどのように決めるかは任意である。
【０１３７】
このように、準備されたパケットは、通信制御部１０４からネットワーク３に出力される。出力されたパケットは、ネットワーク３上のルータを経由して相手先に転送される。
【０１３８】
ルータは、受信したパケット８を解析し、その内容に応じてパケットを転送する。具体的には、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度を参照してパケットの転送順位を決定し、この転送順位に従ってパケットを通常帯域にてネットワークに転送する。
【０１３９】
このように送信されたパケットはネットワークを介して相手方電話機で受信される。そのパケット受信以降の処理については、第１実施例で述べた受信以降の処理と同一である。
【０１４０】
尚、上記では、音声入力部から入力された音声は、所定の方式によって圧縮されるようにしたが、非圧縮であっても良い。
【０１４１】
尚、本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によれば、ネットワークおよび優先帯域の負荷を分散し、かつ、できるだけ高品質を保ちながらデータを送受信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の概要を示す。
【図２】 第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図を示す。
【図３】 第１実施例における電話機の表示部とユーザ入力部の概要を示す。
【図４】 メッセージのフォーマットの一例を示す。
【図５】 メッセージの一例を示す。
【図６】 ＲＳＶＰによる帯域確保の概要を示す。
【図７】 ＲＳＶＰで用いられるメッセージの種類を示す。
【図８】 メッセージ＜ＰＡＴＨ＞とメッセージ＜ＲＥＣＶ＞の構成を示す。
【図９】 本実施例におけるデータパケットの構造を示す。
【図１０】第２実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図を示す。
【図１１】第３実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図を示す。
【符号の説明】
１，２ 電話機
３ ネットワーク
４ メッセージ
１０１，２０１ 音声入力部
１０２，２０２ 音声処理部
１０３，２０３ メイン処理部
１０４，２０４ 通信制御部
１０５，２０５ 音声出力部
１０６，２０６ 表示部
１０７，２０７ ユーザ入力部
１０８，２０８ メッセージ処理部
１０９，２０９ 帯域処理部
ネットワークを使用した通信における、データパケット送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声や動画のリアルタイム配信やテレビ電話など、リアルタイムに処理する必要があるデータや緊急度が高いデータをネットワークを介して送受信する場合、通信の遅延や停止が許されないため、これらのデータの送受信を他のデータの送受信よりも優先度を高く設定し、ネットワークを優先的に使用する方法がある。
【０００３】
特許文献１では、ネットワークを流れる転送パケットの制御情報を認識して、高速な動的優先度処理を行う方式が提案されている。これは、優先度が低いために長期間保留状態にあるパケット等を判別し、動的に優先度の調停を行う優先度調停装置に関するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−００８６５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ネットワーク資源は有限であるため、優先度を高く設定するユーザが増加すると、優先的に送受信されにくくなる。その結果、所望した優先的な通信処理が実現されなくなるとの問題が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、ユーザの意思にもとづき、データの送受信における優先度をパケット毎に変更し、優先帯域で送るデータの量を調節し、ネットワークにおけるトラフィックを分散させる装置を提供するものである。
【０００７】
各請求項に係る発明の特徴は以下の通りである。
【０００８】
本願発明は、通常帯域と、帯域予約により確保される優先帯域と、を備えるネットワークを介して他の装置へパケットを送信するパケット送信装置であって、前記他の装置へ送信するパケットのうち、優先的に送信するパケットの割合を入力する入力手段と、前記入力手段からの入力に応じて、前記他の装置へ送信するパケットのうち優先帯域で送信するパケットと通常帯域で送信するパケットとを決定し、前記決定した帯域により各パケットを送信するよう制御する送信制御手段を備え、前記送信制御手段は、前記優先帯域で送信するよう決定したパケットが優先帯域により送信できない場合、前記パケットを通常帯域により送信することを特徴とする。
【００１６】
上記請求項において、「データパケットの割合」とは、送信するパケットストリームに含まれる全データパケットに対する優先送信パケットの割合を意味する。
【００１７】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。
【００１８】
なお、請求項における「入力手段」は、実施の形態におけるメッセージ処理部１０８，２０８が対応する。請求項における「優先送信パケット設定手段」および「送信手段」は、実施の形態における通信制御部１０４，２０４にが対応する。請求項における「帯域確保手段」は、実施の形態における帯域制御部１０９，２０９が対応する。
【００１９】
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施の形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例について概要を示す図である。
【００２２】
本実施例は、ネットワークを利用したＶｏＩＰ電話において、通常帯域と、帯域予約により確保した優先帯域との２つの帯域を備えるネットワーク３を介して、電話機１と電話機２との間で音声パケットの送受信を行うものである。
【００２３】
優先帯域を用いた通話では、電話機１から電話機２に送信された通信制御用メッセージ４に含まれる優先帯域使用割合に基づき、優先帯域がＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によって確保される。そして、確保された優先帯域を用いてパケットの一部の送受信が行われる。
【００２４】
ＲＳＶＰとは、ネットワーク上で送信先までの帯域を予約し、通信品質を確保するプロトコルの一種である。
【００２５】
図１は、電話機２から電話機１へのパケット送信において、電話機２から送られるパケットのうち、パケット１とパケット５は優先帯域を用いて電話機１に送信され、他のパケット２〜４、パケット６〜８は通常帯域を用いて電話機１に送信されることを示している。
【００２６】
電話機１は、到着順にパケットを受信し、あらためてパケット内のデータの順序を示す制御情報に従って、パケットの並べ替えを行う。これにより、正規の順番でデータを取得する。
【００２７】
図２は、第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図である。
【００２８】
電話機１，２は、それぞれ音声入力部１０１，２０１、音声処理部１０２，２０２、メイン処理部１０３，２０３、通信制御部１０４，２０４、音声出力部１０５，２０５、表示部１０６，２０６、ユーザ入力部１０７，２０７、メッセージ処理部１０８，２０８、帯域制御部１０９，２０９から構成される。
【００２９】
音声入力部１０１，２０１は、マイクなどのデバイスから入力された音声を音声処理部１０２，２０２に出力する。
【００３０】
音声処理部１０２，２０２は、音声入力部１０１，２０１から入力された音声信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、所定の方式にて圧縮し、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダを付加し、通信制御部１０４，２０４に出力する。また、通信制御部１０４，２０４から入力されたデータを、ＲＴＰヘッダを参照してシーケンス番号順に並び替え、復号し、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を行い、音声出力部１０５，２０５に出力する。
【００３１】
メイン処理部１０３，２０３は、電話機１，２全体の動作を制御し、各部に指示を出力する。
【００３２】
通信制御部１０４，２０４は、音声処理部１０２，２０２からの音声データやメッセージ処理部１０８，２０８からのメッセージデータにＩＰヘッダ、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ等を付与し、パケットと成し、ネットワークに出力する。また、ネットワークから受信した上記データから、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ等を除去し、音声処理部１０２，２０２やメッセージ処理部１０８，２０８に出力する。
【００３３】
また、通信制御部１０４，２０４は、帯域制御部１０９，２０９で生成された帯域制御用メッセージの送受信を行う。
【００３４】
音声出力部１０５，２０５は、音声処理部１０２，２０２で処理されたデータをスピーカー等から出力する。
【００３５】
表示部１０６，２０６は、メイン処理部１０３，２０３から受けとった情報、例えば、図３のように通信品質を表示する。
【００３６】
ユーザ入力１０７，２０７は、ユーザからの入力を処理する。例えば、図３のボタン１０７を押すことによって通信における優先帯域を使用する割合が入力可能となる。
【００３７】
メッセージ処理部１０８，２０８は、メイン処理部１０３，２０３からの指示を受けて、通信制御用メッセージ４を作成し、通信制御部１０４，２０４に出力する。また、通信制御部１０４，２０４から受信したメッセージを解析し、結果をメイン処理部１０３，２０３に出力する。
【００３８】
帯域制御部１０９，２０９は、ＲＳＶＰ等のプロトコルにしたがって、必要な帯域を確保し、結果をメイン処理部に出力する。
【００３９】
次に、メッセージ処理部１０８，２０８で処理されるメッセージについて説明する。
【００４０】
メッセージは、通話等の通信を行う際の通信路の制御において、通信経路の確立、通信の接続・切断や通信能力（コーデックの方法、利用するプロトコル、ポート番号など）などの調整に必要な情報を含む。このメッセージは、通信を行う端末間で送受信され、呼接続の制御においても利用される。
【００４１】
図４にメッセージ４のフォーマットの一例を示す。
【００４２】
メッセージ４は、メッセージヘッダ４１とメッセージの本体であるメッセージボディ４２から構成される。
【００４３】
メッセージヘッダ４１は、通信処理における基本的な情報、電子メールのヘッダと同様に、メッセージの通信における基本的な制御情報であり、発信元情報、相手先情報、メッセージボディのタイプなどから構成される。
【００４４】
処理タイプ４１１は、通信相手の端末への要求を示す。サーバアドレス４１２は、インターネット電話サービス提供会社のサーバのアドレスを示す。相手先情報４１３は、メッセージの送信先となる端末の識別情報である。発信元情報４１４は、メッセージの送信元である端末の識別情報である。
【００４５】
相手先情報４１３および発信元情報４１４の識別情報は、電話番号やメールアドレス形式など、通信相手が特定できるものであれば何でも良い。
【００４６】
メッセージボディタイプ４１５は、メッセージボディ４２に記述するフォーマットを指定するものであり、例えばＳＤＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＭＩＭＥ（Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｍａｉｌ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）などである。
【００４７】
メッセージボディサイズ４１６は、メッセージボディのサイズである。メッセージ識別番号４１７は、当該メッセージを識別するための識別番号である。
【００４８】
メッセージボディ４２には、通信制御の内容が記述される。優先度を変更する場合、このメッセージボディ４２には、データの送受信における優先帯域使用割合４２１が記述される。
【００４９】
その他、メッセージヘッダ４１およびメッセージボディ４２への情報追加などは任意に行うことができ、各情報の並び順は任意に変更可能である。
【００５０】
図５に、このメッセージフォーマットを使用したメッセージ４０を一例として示す。
【００５１】
メッセージ４０は、電話機１から電話機２へ送られるメッセージであり、メッセージ識別番号“１００００”は、処理タイプ“優先送信”を示し、発信元である自身の電話機１（電話番号“+８１−３−３１２３−４５６７”）から、相手方の電話機２（電話番号“+８１−３−３４５６−７８９０”）へ、パケットの“２５％”を優先して送信することを指示している。
【００５２】
また、サーバアドレス“１０．１２３．４５６．７８９”は、ネットワーク上のサーバのアドレスを示し、呼制御に使用されるデータが、このアドレスに対して送信されることを意味し、“２０ＢＹＴＥ”のメッセージボディが“ＴＥＸＴ”で記述されていることを示す。
【００５３】
メッセージボディには、優先して送る割合“２５％”が記述されている。
【００５４】
上記では、メッセージ４は図４に示すフォーマットに基づいているが、他のプロトコルに対応したフォーマットに基づいても良い。
【００５５】
次に、帯域制御部１０９，２０９が行うＲＳＶＰによる帯域確保について説明する。
【００５６】
図６にＲＳＶＰによる帯域確保の概要を示す。図７にＲＳＶＰで用いられるメッセージの種類を示す。図８にメッセージ＜ＰＡＴＨ＞とメッセージ＜ＲＥＣＶ＞の構成を示す。
【００５７】
以下、これらの図を用いて、電話機１から電話機２に対して、帯域確保を要求する場合について説明する。ここでは、全帯域に対し、２５％の帯域を確保する例を示す。
【００５８】
電話機２のメイン処理部２０３は、現在の通話状態、例えば、通話前の呼制御で決定される音声の符号化方式等を確認する。
【００５９】
このとき、例えば、音声符号化方式Ｇ．７１１（通信レート：６４ｋｂｐｓ）によって通信中の場合、その通信レートの２５％である１６ｋｂｐｓ分の帯域を確保するように、帯域制御部２０９に指示を出す。
【００６０】
これを受けた帯域制御部２０９は、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を作成し、通信制御部２０４を介してルータ６に送信する。ルータ６は、受信したメッセージ＜ＰＡＴＨ＞のＰＨＯＰ情報やＡｄｓｐｅｃ情報等を書き換え、ルータ５に転送する。同様にして、ルータ５は、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を電話機１に転送する。このとき、エラーが発生した場合、メッセージ＜ＰＡＴＨ−ＥＲＲ＞が電話機２に送信される。
【００６１】
電話機１では、通信制御部１０４を介して帯域制御部１０９が、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を受け取ると、Ａｄｓｐｅｃ情報の値を見て、予約するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を決定し、メッセージ＜ＲＥＳＶ＞を作成する。具体的には、電話機１の帯域制御部１０９は、平均転送レートと転送ピークレートの値を設定する。本実施例の場合、２５％分の帯域を確保するために、これらの値として６４ｋｂｐｓ（Ｇ．７１１）の２５％である１６ｋｂｐｓを設定する。
【００６２】
作成されたメッセージ＜ＲＥＳＶ＞は、通信制御部１０４からネットワークに出力される。メッセージ＜ＲＥＳＶ＞を受信したネットワーク上の各ルータ５，６は、ＱｏＳを満たすか否かを検証する。すなわち、電話機１からメッセージ＜ＲＥＳＶ＞を受信し、そのメッセージで示されるＦｌｏｗｓｐｅｃ情報等の条件において、パケットを転送する能力があるか否かを検証する。
【００６３】
上記の結果、ＱｏＳを満たすことができない場合は、メッセージ＜ＲＥＳＶ−ＥＲＲ＞を送信する。ＱｏＳを満たすことができれば、帯域が確保されたとし、本処理を終了する。
【００６４】
次に、本実施例の音声処理部１０２，２０２および通信制御部１０４，２０４で処理するデータについて述べる。本実施例では、音声データを例に挙げ、そのパケットの構造を図９に示す。
【００６５】
ＩＰヘッダ８１は、データの配送に必要な情報、例えば、送信者アドレス、受信者アドレス、データ長等を含む。このＩＰヘッダ８１は、通信制御部１０４，２０４において、付加や解析等の処理がなされる。
【００６６】
ＵＤＰヘッダ８２は、データをアプリケーションに渡すために必要な情報、例えば、送信元ポート番号、宛先ポート番号等を含む。このＵＤＰヘッダ８２は、通信制御部１０４，２０４において、付加や解析等の処理がなされる。
【００６７】
ＲＴＰヘッダ８３は、アプリケーションが音声や映像を再生するために必要な情報、例えば、シーケンス番号、タイムスタンプ等を含む。
【００６８】
音声データ８４は、音声入力部１０１，２０１から入力された音声が、音声処理部１０２，２０２にて、Ａ／Ｄ変換され、所定の方式にて圧縮されたものである。伝送のために、複数のパケットに格納されるため、復元の際は、ＲＴＰヘッダ８３のシーケンス番号順に並び替えられる。
【００６９】
以下、本ＶｏＩＰ電話システムの動作について説明する。
【００７０】
（通常帯域を用いた通話）
電話機１と電話機２の間で通話を行う場合、まず呼接続が実行される。呼接続では、通信路を制御（これを呼制御と称す）し、通信経路の確立、通信の接続・切断や通信能力（コーデックの方法、利用するプロトコル、ポート番号など）などの調整を行う。
【００７１】
ここで使用される帯域は、通常の通信に用いられる帯域であり、前述のＲＳＶＰ等によって帯域を確保することなく、データパケットを送受する帯域のことである。
【００７２】
この呼接続が完了すると、通話が開始される。引き続いて、ユーザＡが電話機１の音声入力部１０１に対して発話を行う。
【００７３】
発話した音声は、音声処理部１０２でＡ／Ｄ変換などがなされた後、所定の音声コーデック方式（例えば、ＰＤＣ，ＰＨＳ，ＣｄｍａＯｎｅ、Ｗ−ＣＤＭＡ，Ｃｄｍａ２０００などの通信方式で利用されるコーデック、あるいはＧ．７１１，Ｇ．７２９，Ｇ．７２９Ａ、Ｇ７２３．１，Ｇ．７２６，Ｇ．７２２、ＡＭＲ−ＷＢなど）により圧縮される。もちろん非圧縮のままでも良い。
【００７４】
このように処理された音声データは、ＲＴＰヘッダや誤り訂正符号を付加するなどして適切な音声データへ変換され、さらに通信制御部１０４において、音声データをインターネット上で送受信するためのデータ構造（例えば、ＵＤＰあるいはＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダなどが付与される）に変換される。
【００７５】
変換されたデータは、ネットワーク３へ出力され、通話相手である電話機２へ送信される。
【００７６】
また、通話相手からの音声データの受信は、以下のように行われる。
【００７７】
電話機１の通信制御部１０４は、受信した音声データから、ＵＤＰあるいはＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ等を取り除き、音声処理部１０２へ出力する。音声処理部１０２は、ＲＴＰヘッダのシーケンス番号を参照してパケットの並べ替えや、通信において損失したパケットを検出する。さらに、ヘッダ情報や誤り訂正符号から、誤りのない音声部分のみを抽出し、所定の音声コーデックに応じた伸張方式により伸張処理した後、Ｄ／Ａ変換され、Ｄ／Ａ変換された音声は、音声出力部１０５から出力される。
【００７８】
（優先帯域確保処理＆優先パケット設定処理を用いた通話）
電話機１を使用しているユーザＡと、電話機２を使用しているユーザＢとが通話中の状態において、電話機１，２のそれぞれの表示部１０６，２０６には、現在の通話品質をあらわす表示がなされている。その表示の一例を、図３に示す。
【００７９】
この通話品質は、最良の通話品質を１００としたとき、その度合が０のレベル１、２５のレベル２、５０のレベル３、７５のレベル４、１００のレベル５の５段階に分けられる。このレベル設定は、言うまでもなく任意に変更することができる。
【００８０】
通話相手であるユーザＢの音声が途切れるなど、通話品質が悪く聞きづらい状態であるとき、ユーザＡは電話機１のユーザ入力部１０７を介して、例えば、図３に示すようなユーザ入力部１０７のボタンを押すことにより、通話品質を１レベル上げる指示を行う。ここでは、ボタンを１回押す毎にレベル１→レベル２→レベル３→レベル４→レベル５→レベル１というように、サイクリックに指定できるものとする。例えば、現在の通話品質がレベル１である場合、１回のボタン操作によって、レベル２に設定される。
【００８１】
ユーザ入力部１０７を介して指示された“通話品質レベル２”の指示は、メイン処理部１０３に入力され、メイン処理部１０３は、さらにメッセージ処理部１０８と帯域制御部１０９に当該指示を出力する。
【００８２】
メッセージ処理部１０８は、当該指示に基づき、通話品質レベル２に対応して、パケットの２５％を優先帯域で送信することを示すメッセージ４０（図５に示す）を生成する。
【００８３】
ここで、メッセージ４０で設定する優先して送る割合４２１は、通話品質レベルに対応して設定される。例えば、通話品質レベル１の場合、優先して送る割合を０％とする。同様に、通話品質レベル２、通話品質レベル３、通話品質レベル４、通話品質レベル５は、優先して送る割合をそれぞれ、２５％、５０％、７５％、１００％とする。
【００８４】
生成されたメッセージ４０は、通信制御部１０４を経由して、通話相手である電話機２に送信される
一方、電話機１の通信相手である電話機２では、電話機１が送信したメッセージ４０がメッセージ処理部２０８によって解析される。そして、メッセージ４０にて指示された内容が、帯域制御部２０９に知らされる。
【００８５】
帯域制御部２０９では、ＲＳＶＰ等のプロトコルにしたがって、帯域予約処理が行われ、優先帯域として帯域が確保される。具体的には、帯域制御部２０９は、受信したメッセージ４０を解析し、優先して送る割合が２５％であることを知ると、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞を作成し、これを通信制御部２０４から電話機１に対して送信する。
【００８６】
ネットワークに出力されたメッセージ＜ＰＡＴＨ＞は、ネットワーク上のルータを経由して、電話機１に転送される。ルータは、受信したメッセージ＜ＰＡＴＨ＞のＰＨＯＰ情報やＡｄｓｐｅｃ情報等を書き換え送信する。このとき、エラーが発生した場合、メッセージ＜ＰＡＴＨ−ＥＲＲ＞を電話機２に対して送信する。
【００８７】
電話機１の通信制御部１０４にて受信されたメッセージ＜ＰＡＴＨ＞は、帯域制御部１０９に送られる。そして、メッセージ＜ＰＡＴＨ＞内のＡｄｓｐｅｃ情報等の値を参照して、予約するＱｏＳを決定し、それらを含むメッセージ＜ＲＥＳＶ＞を作成する。このメッセージ＜ＲＥＳＶ＞は、通信制御部１０４から電話機２に対して送信される。
【００８８】
ネットワークに出力されたメッセージ＜ＲＥＳＶ＞は、ネットワーク上のルータを経由して、電話機２に転送される。このとき、各ルータはＱｏＳを満足するか否かを判断する。この結果、ＱｏＳを満足する場合、メッセージ＜ＲＥＳＶ＞を電話機２に対して送信する。ＱｏＳを満足しない場合、メッセージ＜ＲＥＳＶ−ＥＲＲ＞を電話機２に対して送信する。
【００８９】
電話機２の通信制御部２０４は、受信したメッセージ＜ＲＥＳＶ＞およびメッセージ＜ＲＥＳＶ−ＥＲＲ＞を、帯域制御部２０９に送る。帯域制御部２０９は、受信したメッセージ＜ＲＥＳＶ＞およびメッセージ＜ＲＥＳＶＥＲＲ＞から、帯域確保の状況を知る。
【００９０】
続いて、メッセージ４０の優先して送る割合４２１に基づいて、電話機２から電話機１に音声パケットが送信される。帯域が確保された場合、すなわち、優先帯域が確保された場合、その優先帯域を用いて送信が行われる。具体的には、音声入力部２０５から入力された音声は、音声処理部２０２において、Ａ／Ｄ変換された後、所定の方式により圧縮される。
【００９１】
圧縮された音声データは、任意のサイズに分割され、ＲＴＰヘッダ８３が付されてＲＴＰパケットに構成される。このとき、音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３（図９に示す）のシーケンス番号には、音声データに対応した一連の音声パケット８に対応して番号が付与される。
【００９２】
このように構成されたパケットは、通信制御部２０４に出力される。ＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部２０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造（例えば、ＵＤＰヘッダ８２、ＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ８１が付与される）に変換される。
【００９３】
また、メッセージ４０の優先して送る割合４２１が２５％であることから、４個に１個の割合でパケットが、優先帯域で送るための構造に変換される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が、通常帯域を示す低いレベルから優先帯域を示す高いレベル、例えば、レベル０からレベル４に変更され、送信元ポート（ＩＰヘッダ８１の送信元ポート）が、優先帯域に対応したポートに変更される。
【００９４】
このとき、パケットのうち優先して送る割合４２１分のパケットをどのように決めるかは、任意である。
【００９５】
このように、準備されたパケットは、通信制御部２０４からネットワーク３に出力される。出力されたパケットは、ネットワーク３上のルータを経由して電話機１に転送される。ルータは、受信したパケット８を解析し、その内容に応じてパケットを転送する。具体的には、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度を参照し、通常帯域か優先帯域かを判断する。そして、優先度が通常帯域を示す場合（たとえばレベル０）にはそのパケットを通常帯域にてネットワークに転送する。
【００９６】
また、優先度が優先帯域を示す場合（たとえばレベル４）にはＩＰヘッダの送信元ポートを参照し、そのパケットの送信ポートとして、送信元ポートに記述されている優先帯域に対応したポートを設定し、この優先帯域ポートにて当該パケットを転送する。ここで、このパケットは、優先度に従った順番で転送される。すなわち、当該優先帯域ポートに対し他の電話機からのパケットが同様に割り当てられている場合には、このパケットの優先度との優劣（レベルの大小）に従って、ネットワークへの転送順位が決定される。
【００９７】
なお、ネットワークへの転送順位の決定は、通常帯域を用いたパケット転送においても同様に行われる。すなわち、それぞれのパケットに付されている優先度に従って、ネットワークへの転送順位が決定される。
【００９８】
このようにして、通話相手である電話機２から送信されたパケット８は、電話機１の通信制御部１０４において受信される。受信された音声パケット８は、通信制御部１０４において、ＩＰヘッダ８１やＵＤＰヘッダ８２等を取り除かれ、音声処理部１０２へ出力される。
【００９９】
音声処理部１０２は、受信した音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３を参照し、そのシーケンス番号の順にパケットを並び替え、ヘッダ情報や誤り訂正符号から、誤りのない音声部分のみを抽出する。抽出された音声データは、所定の音声コーデックに応じた伸張方式により伸張処理された後、Ｄ／Ａ変換され、音声として、音声出力部１０５から出力される。
【０１００】
上記帯域確保において、帯域が確保できなかった場合、上記通信制御部２０４における処理は、以下のように異なる。この他の処理については、上記と同様である。
【０１０１】
音声処理部２０２から通信制御部２０４に入力されたＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部２０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造に変換される。
【０１０２】
メッセージ４０の優先して送る割合４２１が２５％であることから、４個に１個の割合でパケットが、優先的に送られるための構造に変換される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が低いレベルから優先度が高いレベル、例えば、レベル０からレベル４に変更される。
【０１０３】
このとき、パケットのうち優先して送る割合４２１分のパケットをどのように決めるかは、任意である。
【０１０４】
また、帯域が確保できた場合には、ＩＰヘッダ８１の送信元ポートに優先帯域に対応したポートを設定したが、帯域が確保できなかった場合には、この設定は行わない。
【０１０５】
このように、準備されたパケットは、通信制御部２０４からネットワーク３に出力される。以降の処理は、前述と同様である。
【０１０６】
なお、優先帯域が確保されなかった場合、ルータは、電話機２からの全てのパケットを通常帯域にてネットワークに転送することとなる。但し、転送順位は、上記と同様、各パケットの優先度に従って決定される。よって、優先度の高いパケット（たとえばレベル４）は、自己およびその他の電話機からの通常優先度のパケットに優先してネットワークに転送されることとなる。
【０１０７】
このように、メッセージによって示される優先して送る割合に基づき、優先帯域を確保し、かつ、当該割合のパケットを確保した帯域で送信することによって、すべてのパケットを通常帯域で送信するよりも、ネットワークに負荷をかけず、かつ高い音声品質を確保することができる。
【０１０８】
上記では、メッセージによって示される優先して送る割合に基づき、優先帯域を確保し、かつ、当該割合のパケットを確保した帯域で送信するようにしたが、優先帯域を確保せず、優先して送る割合のパケットに高い優先度のみを設定することによって送信を行うようにしても良い。この場合、ルータでは、上記優先帯域が確保できなかった場合と同様にして、ネットワークに対するパケットの転送がなされる。すなわち、優先度のみを高く設定した場合、このパケットは、他の通常優先度のパケットに優先して、通常帯域を用いてネットワークに転送される。
【０１０９】
（第２実施例）
本実施例では、予め優先帯域が確保されている場合における、本ＶｏＩＰ電話システムの動作についてついて説明する。
【０１１０】
図１０は、第２実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図である。
【０１１１】
尚、第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成、および、電話機１，２と同一の機能を有するブロックには、同一番号を付し、その説明は省略する。以下、本発明により新たに提供される機能についてのみ、説明する。
【０１１２】
本実施例では、予め優先帯域が確保されているため、第１実施例の構成における、それぞれ帯域制御部１０９，２０９を必要としない。他の構成については、第１実施例と同一である。
【０１１３】
また、本実施例のＶｏＩＰ電話システムの動作については、電話機１および２において実行される、ＲＳＶＰによる帯域確保処理が共に、実行されない点を除いて、第１実施例と同一である。
【０１１４】
すなわち、電話機１から送信されたメッセージ４０を受信した電話機２では、メッセージの解析処理の後、通信制御部２０４が、メッセージ４０に含まれる優先して送る割合４２１に基づいて、音声パケットを予め確保された優先帯域で送信するよう制御する。
【０１１５】
具体的には、音声入力部２０５から入力された音声は、音声処理部２０２において、Ａ／Ｄ変換された後、所定の方式により圧縮される。圧縮された音声データは、任意のサイズに分割され、ＲＴＰヘッダ８３が付されてＲＴＰパケットに構成される。このとき、音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３（図９に示す）のシーケンス番号には、音声データに対応した一連の音声パケット８に対応して番号が付与される。
【０１１６】
このように構成されたパケットは、通信制御部２０４に出力される。ＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部２０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造（例えば、ＵＤＰヘッダ８２、ＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ８１が付与される）に変換される。
【０１１７】
また、メッセージ４０の優先して送る割合４２１が２５％であることから、４個に１個の割合のパケットが、優先帯域で送るための構造に変換される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が、通常帯域を示す低いレベルから優先帯域を示す高いレベル、例えば、レベル０からレベル４に変更される。また、送信元ポート（ＩＰヘッダ８１の送信元ポート）が、予め確保されている優先帯域に対応したポートに変更される。
【０１１８】
このとき、パケットのうち優先して送る割合４２１分のパケットをどのように決めるかは、任意である。
【０１１９】
このように、準備されたパケットは、通信制御部２０４からネットワーク３に出力される。以降の処理は、第１実施例と同様である。
【０１２０】
（第３実施例）
本実施例では、上記実施例のように帯域を予約することができない場合において、ある程度通話状態が良いとき、ユーザが一部のパケットについて、通信における優先度を一方的に変更する場合のＶｏＩＰ電話システムについて説明する。
【０１２１】
通話状態にある電話機１，２の内、一方の電話機１が優先度を変更すると、この電話機１から送信されるパケットの優先度が変更される。
【０１２２】
他方の電話機２から送信されるパケットの優先度は、そのまま維持される。よって、電話機１から送信される音声のみ品質が変更される。
【０１２３】
図１１は、第３実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図である。
【０１２４】
尚、第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成、および、電話機１および２と同一の機能を有するブロックには、同一番号を付し、その説明は省略する。以下、本発明と第１実施例との相違点についてのみ、説明する。
【０１２５】
本実施例では、優先帯域を用いての送受信を行わないため、第１実施例の電話機１，２の構成における、それぞれメッセージ処理部１０８，２０８、および、帯域制御部１０９，２０９を必要としない。他の構成については、第１実施例と同一である。
【０１２６】
本実施例のＶｏＩＰ電話システムでは、第１実施例の電話機１および２において実行される、ＲＳＶＰによる帯域確保処理、および、優先帯域を用いた送受信が、共に実行されない。
【０１２７】
以下、詳細を説明する。
【０１２８】
電話機１を使用しているユーザＡと、ネットワークを介して他のユーザとが通話中の状態において、電話機１の表示部１０６には、現在の通話品質をあらわす表示がなされている。
【０１２９】
通話相手の音声が明確に聞き取れ、通話品質が良く、通話品質レベルを下げてもよいとユーザＡが判断したとき、ユーザＡは電話機１のユーザ入力部１０７を介して、例えば、ボタンを数回押すことにより、通話品質を１レベル下げる指示を行う。ここでは、ボタンを１回押す毎にレベル１→レベル２→レベル３→レベル４→レベル５→レベル１というように、レベルがサイクリックに変化するため、例えば、現在の通話品質がレベル３である場合、４回のボタン操作によって、所望のレベル２が設定される。
【０１３０】
ユーザ入力部１０７を介して指示された“通話品質レベル１”の指示は、メイン処理部１０３に入力され、メイン処理部１０３は、さらに通信制御部１０４に当該指示を出力する。
【０１３１】
一方、音声入力部１０５から入力された音声は、音声処理部１０２において、Ａ／Ｄ変換された後、所定の方式により圧縮される。圧縮された音声データは、任意のサイズに分割され、ＲＴＰヘッダ８３が付されてＲＴＰパケットとなされ、通信制御部１０４に出力される。
【０１３２】
ＲＴＰパケット８３は、さらに通信制御部１０４において、ネットワークで送受信されるためのデータ構造（例えば、ＵＤＰヘッダ８２、ＴＣＰヘッダ、ＩＰヘッダ８１が付与される）に変換される。
【０１３３】
音声パケット８のＲＴＰヘッダ８３（図９に示す）のシーケンス番号には、音声データに対応した一連の音声パケット８に対応して番号が付与される。
【０１３４】
また、ＩＰヘッダ８１には、メイン処理部１０３より入力された通話品質レベルに対応して、各パケットに通信における優先度を設定する。例えば、通話品質レベル１の場合、高優先度パケットと低優先度のパケットの割合を０：１とする。同様に、通話品質レベル２、通話品質レベル３の場合、通話品質レベル４、通話品質レベル５の場合、高優先度パケットと低優先度のパケットの割合をそれぞれ、１：３、１：１、３：１、１：０とする。
【０１３５】
上記例の通話品質レベル２の場合、高優先度パケットと低優先度のパケットの割合は１：３であることから、４個に１個の割合でパケットに高い優先度が設定される。具体的には、例えば、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度が、高いレベルから低いレベル（例えば、レベル７からレベル４）に変更される。
【０１３６】
このとき、パケットのうち高優先度を設定する割合のパケットをどのように決めるかは任意である。
【０１３７】
このように、準備されたパケットは、通信制御部１０４からネットワーク３に出力される。出力されたパケットは、ネットワーク３上のルータを経由して相手先に転送される。
【０１３８】
ルータは、受信したパケット８を解析し、その内容に応じてパケットを転送する。具体的には、ＩＰヘッダ８１のＴｏＳフィールドの優先度を参照してパケットの転送順位を決定し、この転送順位に従ってパケットを通常帯域にてネットワークに転送する。
【０１３９】
このように送信されたパケットはネットワークを介して相手方電話機で受信される。そのパケット受信以降の処理については、第１実施例で述べた受信以降の処理と同一である。
【０１４０】
尚、上記では、音声入力部から入力された音声は、所定の方式によって圧縮されるようにしたが、非圧縮であっても良い。
【０１４１】
尚、本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によれば、ネットワークおよび優先帯域の負荷を分散し、かつ、できるだけ高品質を保ちながらデータを送受信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の概要を示す。
【図２】 第１実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図を示す。
【図３】 第１実施例における電話機の表示部とユーザ入力部の概要を示す。
【図４】 メッセージのフォーマットの一例を示す。
【図５】 メッセージの一例を示す。
【図６】 ＲＳＶＰによる帯域確保の概要を示す。
【図７】 ＲＳＶＰで用いられるメッセージの種類を示す。
【図８】 メッセージ＜ＰＡＴＨ＞とメッセージ＜ＲＥＣＶ＞の構成を示す。
【図９】 本実施例におけるデータパケットの構造を示す。
【図１０】第２実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図を示す。
【図１１】第３実施例におけるＶｏＩＰ電話システムの構成を示すブロック図を示す。
【符号の説明】
１，２ 電話機
３ ネットワーク
４ メッセージ
１０１，２０１ 音声入力部
１０２，２０２ 音声処理部
１０３，２０３ メイン処理部
１０４，２０４ 通信制御部
１０５，２０５ 音声出力部
１０６，２０６ 表示部
１０７，２０７ ユーザ入力部
１０８，２０８ メッセージ処理部
１０９，２０９ 帯域処理部
Claims (1)
- 通常帯域と、帯域予約により確保される優先帯域と、を備えるネットワークを介して他の装置へパケットを送信するパケット送信装置であって、
前記他の装置へ送信するパケットのうち、優先的に送信するパケットの割合を入力する入力手段と、
前記入力手段からの入力に応じて、前記他の装置へ送信するパケットのうち優先帯域で送信するパケットと通常帯域で送信するパケットとを決定し、前記決定した帯域により各パケットを送信するよう制御する送信制御手段を備え、
前記送信制御手段は、前記優先帯域で送信するよう決定したパケットが優先帯域により送信できない場合、前記パケットを通常帯域により送信することを特徴とする、パケット送信装置。
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