JP4886612B2

JP4886612B2 - Ｉｐ通信装置およびｉｐ通信方法ならびに呼制御サーバ

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Publication number: JP4886612B2
Application number: JP2007155447A
Authority: JP
Inventors: 剛志田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: JP2008311764A

Description

本発明は、ＮＡＴ(Network Address Translation)機能を有する中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ(Internet Protocol)通信装置およびＩＰ通信方法ならびにＩＰ通信装置間の呼を中継する呼制御サーバに関する。

従来、企業や家庭内のＬＡＮ(Local Area Network)に接続されたＩＰ通信装置（ＩＰ電話等）は、ルータ等の中継機器を介してＷＡＮ(Wide-Area Network)に接続されるのが一般的である。そのような中継機器として、ＬＡＮのみで通用するプライベートなＩＰアドレスと、外部のＷＡＮへのアクセスに利用できるグローバルなＩＰアドレスとを透過的に相互変換するためのＮＡＴ機能を搭載しているものが存在する。このＮＡＴ機能によれば、ＬＡＮに接続される機器に対するＩＰアドレスの付与の自由度が高まり、またＬＡＮのセキュリティも高まるという利点がある。

しかし、例えば、ＮＡＴ機能を有する中継機器に接続されたＩＰ通信装置によりＩＰ電話サービスを利用する場合、呼制御プロトコルとして用いるＳＩＰ(Session Initiation Protocol)等ではＩＰパケットのデータ部にプライベートＩＰアドレスやポート番号を付加して通信を行うため、ＩＰパケットのヘッダ部分のＩＰアドレスのみを変換するＮＡＴ機能では対応できず、また、ＩＰパケットのデータ部にグローバルＩＰアドレスを付加しようとした場合でも、ＩＰ通信装置は自らが利用するグローバルアドレスやポート番号の情報を自身では把握できないという問題があった。その結果、中継機器が壁となってＷＡＮ側からの通信パケットがＬＡＮ側に到達しないという、いわゆるＮＡＴ越え問題が生じていた。

ＮＡＴ越え問題を解決するための一手段として、ＳＴＵＮ(Simple Traversal of User Datagram Protocol)を利用する方法が知られている。この方法では、ＩＰ通信装置からの要求に応じて必要な情報（グローバルＩＰアドレス、ポート番号及びＮＡＴの種別等）を提供するＳＴＵＮサーバをネットワーク上に設置することでＮＡＴ越えを実現可能とする。しかし、この方法は、ＮＡＴの種別（例えば、対称型(Symmetric)ＮＡＴが介在する場合）や、ＮＡＴ機能を有するルータ等の装置特性（例えば、装置独自のセキュリティ機能によりＮＡＴ越えが阻害される場合）によっては適切に機能しないことがある。

そこで、そのようなＮＡＴの種別や装置特性によらずにＮＡＴ越えを実現するための技術として、例えば、ネットワークのファイアウォール（ＮＡＴ）を挟んで対をなす中継装置を設け、当該中継装置にファイアウォールを越える通信を仲介させることで、ＮＡＴ越えを実現する通信システムが知られている（特許文献１参照）。
特開２００６−２５４１６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、通信を実行する端末が属する各ネットワークにおいて、ファイヤウォール（ＮＡＴ）の内外に通信を仲介させる中継装置を設ける必要があるので、システムのコストが嵩み、また、汎用性にも乏しいという問題があった。

ＮＡＴの種別や装置特性によらずにＮＡＴ越えを実現するための技術としては、ＳＢＣ(Session Border Controller)等の中継サーバにＳＩＰメッセージ及びメディアデータ（例えば、音声、画像、及び映像等）の中継処理を行わせる方法も存在する。しかし、ＩＰ通信装置間で実行されるＳＩＰメッセージやメディアデータの転送を、中継サーバを介して行う場合、トラフィックの増加や中継サーバの過大な処理負荷が生じ得るという課題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、ＮＡＴの影響を受けずにメディアデータの通信を可能とする中継サーバを有する通信システムにおいて、中継サーバの処理負荷を低減しつつ、簡易な構成により、中継機器のＮＡＴ種別や装置特性によらずにＮＡＴ越えを実現可能とするＩＰ通信装置およびＩＰ通信方法ならびにＩＰ通信装置間の呼を中継する呼制御サーバを提供することを主目的とする。

本発明のＩＰ通信装置は、呼制御サーバを介して呼接続を行うことにより、相手装置との間でデータ通信を行うＩＰ通信装置であって、前記相手装置との接続を確立すべく前記呼制御サーバを介して前記相手装置との間で呼制御メッセージの送受信を行うシグナリング手段と、前記相手装置との接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行うデータ通信手段と、前記相手装置とピアツーピア接続された状態で、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われるか否かを監視するデータ受信監視手段と、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われていない場合、前記呼制御サーバに対して前記ピアツーピア接続から所定の中継サーバを介した接続への切り替えを要求する接続切替手段とを備えたことを特徴とする。

このように本発明によれば、ＮＡＴの影響を受けずにデータの通信を可能とする中継サーバを有する通信システムにおいて、中継サーバの処理負荷を低減しつつ、簡易な構成により、中継機器のＮＡＴ種別や装置特性によらずにＮＡＴ越えを実現することが可能となるという優れた効果を奏する。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、呼制御サーバを介して呼接続を行うことにより、相手装置との間でデータ通信を行うＩＰ通信装置であって、前記相手装置との接続を確立すべく前記呼制御サーバを介して前記相手装置との間で呼制御メッセージの送受信を行うシグナリング手段と、前記相手装置との接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行うデータ通信手段と、前記相手装置とピアツーピア接続された状態で、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われるか否かを監視するデータ受信監視手段と、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われていない場合、前記呼制御サーバに対して前記ピアツーピア接続から所定の中継サーバを介した接続への切り替えを要求する接続切替手段とを備えた構成とする。

これによると、ルータ等の中継機器のＮＡＴの影響を受けずにデータの通信を可能とする中継サーバ（ＳＢＣ(Session Border Controller) 等）を有する通信システムにおいて、中継サーバの処理負荷を低減しつつ、簡易な構成により、中継機器のＮＡＴ種別や装置特性によらずにＮＡＴ越えを実現することが可能となる。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記接続切替手段は、前記シグナリング手段が送信する前記呼制御メッセージに所定の処理命令を付加することで、前記接続の切り替えを前記呼制御サーバに要求する構成とすることができる。

これによると、相手装置との接続状態を維持した状態で、ピアツーピア接続から中継サーバを介した接続への切り替えを呼制御サーバに要求することができるので、簡易な処理で接続の切り替えが可能となる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記データ受信監視手段は、前記相手装置との接続の確立後に相手装置からデータを一定期間受信しない場合、前記相手装置からのデータの受信が正常に行われていないと判断する構成とすることができる。

これによると、相手装置からのデータの受信が正常に行われているか否かを簡易な処理によって判断することが容易となる。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記ピアツーピア接続から前記中継サーバを介した接続への切り替えが必要な相手装置の宛先情報を記憶する記憶手段を更に備え、前記接続切替手段は、前記相手装置との間でデータ通信を開始する際に、当該相手装置の宛先情報を前記記憶手段に記憶された宛先情報と照合し、それらが一致した場合、前記呼制御サーバに対して前記中継サーバを介した接続を要求する構成とすることができる。

これによると、中継サーバを介した接続が必要（即ち、ピアツーピア接続での通信不能）であることが明らかである相手装置については、最初から中継サーバを介した接続を行うことで、不要な接続の切り替え処理を回避することが可能となる。この場合、接続切替手段は、ピアツーピア接続から中継サーバを介した接続への切り替えを実施した相手装置の宛先情報を記憶手段に適宜蓄積し、新たな通信を実行する際に利用することが可能である。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、中継サーバを介した接続が必要な相手装置の宛先情報を記憶する記憶手段と、前記相手装置との間でデータ通信を開始する際に、当該相手装置の宛先情報を前記記憶手段に記憶された宛先情報と照合し、それらが一致した場合、前記呼制御サーバに対して前記中継サーバを介した接続を要求し、一致しない場合、前記呼制御サーバに対してピアツーピア接続を要求する接続手段と、を備えた構成とする。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、呼制御サーバを介して呼接続を行うことにより、相手装置との間でデータ通信を行うＩＰ通信装置のＩＰ通信方法であって、前記相手装置とのピアツーピア接続を確立すべく前記呼制御サーバを介して前記相手装置との間で呼制御メッセージの送受信を行うシグナリングステップと、前記相手装置とのピアツーピア接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行うデータ通信ステップと、前記データ通信ステップにおいて、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われているか否かを監視するデータ受信監視ステップと、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われていない場合、前記呼制御サーバに対して前記ピアツーピア接続から所定の中継サーバを介した接続への切り替えを要求する接続切替ステップとを有する構成とする。

上記課題を解決するためになされた第７の発明は、中継サーバを介した接続が必要な相手装置の宛先情報を記憶し、前記相手装置との間でデータ通信を開始する際に、当該相手装置の宛先情報を前記記憶された宛先情報と照合し、それらが一致した場合、前記呼制御サーバに対して前記中継サーバを介した接続を要求し、一致しない場合、前記呼制御サーバに対してピアツーピア接続を要求し、前記相手装置との接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行う構成とする。

上記課題を解決するためになされた第８の発明は、上記第２または第５の発明に係るＩＰ通信装置及び相手装置間の呼を中継する呼制御サーバであって、前記ＩＰ通信装置から受信する呼制御メッセージに前記中継サーバを介した接続を要求する処理命令が付加されているか否かを判定する判定手段と、前記呼制御メッセージに前記処理命令が付加されている場合、前記ＩＰ通信装置及び前記相手装置からの呼制御メッセージを前記中継サーバに転送する転送手段とを備えた構成とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本願発明に係るＩＰ端末及びＳＩＰサーバを備えたＩＰ通信システムの概略を示す構成図であり、図２はＩＰ端末の機能ブロック図であり、図３はＳＩＰサーバの機能ブロック図である。

このＩＰ通信システム１は、複数のＩＰ端末（ＩＰ通信装置）２，３、ＳＩＰサーバ（呼接続サーバ）４、及びＳＢＣ（中継サーバ）５が、ＩＰ網６を介してそれぞれ通信可能に接続された構成を有する。ＩＰ端末２，３は、それぞれＬＡＮ(Local Area Network)７，８に属しており、ＮＡＴルータ（ＮＡＴ機能を有する中継機器）９，１０を介してＩＰ網６に接続される。以下、ＩＰ端末２，３がＩＰ電話として機能する場合を例として、各装置の構成及び動作等について説明する。

ＩＰ端末２，３は、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)のＵＡＣ(User Agent Client)として機能し、呼制御部１１、音声処理制御部１２、電話制御部１３、ネットワークＩ／Ｆ（インタフェース）部１４、記憶部１５、及び操作部１６を備える。

呼制御部１１は、シグナリング動作を管理するシグナリング管理部（シグナリング手段）２１と、音声データ（メディアデータ）の通信経路を管理する通信経路管理部（接続切替手段）２２と、相手装置からの音声データの到達を監視する音声到達監視部（データ受信監視手段）２３とを有する。

シグナリング管理部２１は、セッションを確立するために、ＳＩＰサーバ４を介して相手装置との間で行われるＳＩＰメッセージ（呼制御メッセージ）の送受信を実行する。

通信経路管理部２２は、セッションの確立後に相手装置との間で音声データを送受信する際に、その通信経路を適切に選択する。より詳細には、通信経路管理部２２は、通常時はトラフィックの増加防止やＳＢＣ５の処理負荷の軽減の観点からピアツーピア(Peer to Peer)接続を行う一方、ピアツーピア接続による通信を正常に行うことができない（即ち、ＮＡＴ越えを実現不可能）と判断した場合には、ＳＩＰサーバ４に対してピアツーピア接続からＳＢＣ５を介した接続への切り替えを要求する。

ＳＢＣ５経由の接続では、ＩＰ端末２，３間における音声データの送受信は全てＳＢＣ５を介して行われる。このとき、ＳＢＣ５は、ＳＩＰサーバ４から転送されるＳＩＰメッセージのアドレス変換を行ってセッションを確立するとともに、ＩＰ端末２，３から送信される音声データのアドレス変換を行うことでセッションを中継する。これにより、ＩＰ端末２，３は、互いにＮＡＴの影響を受けずに音声データの通信が可能となる。

また、通信経路管理部２２は、ＳＢＣ５経由の接続への切り替えを実行した場合、当該相手装置の宛先情報を、ＳＢＣ５経由で接続が必要な宛先の情報として記憶部１５に記憶する。本実施形態では、発呼に用いる宛先番号が、ＳＢＣ５経由で接続が必要な番号（以下、「ＳＢＣ登録番号」という。）として記憶部１５に登録される。通信経路管理部２２は、新たな通話を行う際には、相手装置の宛先番号を記憶部１５に記憶されたＳＢＣ登録番号と照合し、それらが一致した場合、ピアツーピア接続を行わずに最初からＳＢＣ５経由の接続を行う。これにより、不要な接続の切り替え処理を回避することが可能となる。

音声到達監視部２３は、ピアツーピア接続の成否を判断するために、ピアツーピア接続において相手装置からの音声パケットの受信が正常に行われているか否かを監視する。より詳細には、音声到達監視部２３は、そのタイマ機能により、音声パケットの受信監視を開始した後の経過時間を計測し、予め設定された時間内に相手装置からの音声パケットを受信した場合、音声パケットの受信が正常に行われていると判定する。

音声処理制御部１２は、通話の音声データのＡ／Ｄ及びＤ／Ａ変換処理や所定の音声符号化方式（例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７１１、Ｇ．７２９ａ等）に基づくコーデック処理等を行うとともに、音声データをパケット化した音声パケット（ＲＴＰ(Realtime Transport Protocol)パケット）の送受信を実行する。

電話制御部１３は、ユーザが利用するハンドセットを含む操作部１６からの動作命令に基づき、発呼及び着呼に関する処理命令を呼制御部１１に対して送出するとともに、呼制御部１１からの動作命令に基づきリングバックトーンの出力及び停止等の処理を行う。

なお、音声パケット及びＳＩＰメッセージ等の送受信は、ＬＡＮ７，８の回線に接続されるネットワークＩ／Ｆ部１４を介して実行される。

また、ＳＩＰサーバ４は、ＳＩＰのＵＡＳ(User Agent Server)として機能し、ＳＩＰ制御部３１、レジストラ部３２、及びネットワークＩ／Ｆ部３３を備える。

ＳＩＰ制御部３１は、ＩＰ端末２，３間で送受信されるＳＩＰメッセージを中継し、それらＳＩＰメッセージを処理してセッション制御を行う。また、ＳＩＰ制御部３１はＳＩＰサーバ４の動作を統括的に制御する機能を有している。後述するように、ＳＩＰ制御部３１は、ＩＰ端末２，３からの要求に応じてＳＩＰメッセージをＳＢＣ５に転送することで、ＩＰ端末２，３間の接続をピアツーピア接続からＳＢＣ５経由の接続に切り替える処理を実行する。

レジストラ部３２は、ＩＰ端末２，３からの登録要求（REGISTERメッセージ）を受信し、それらＩＰ端末２，３の所在情報（ＩＰアドレス等）をロケーションデータベースとして管理する。

なお、ＳＩＰメッセージ等の送受信は、ＩＰ網６の回線に接続されるネットワークＩ／Ｆ部３３を介して実行される。また、ここでは示さないが、例えば、ＳＩＰサーバ４には、ＩＰ端末２，３が移動した場合でもその所在地にメッセージの転送を可能とするリダイレクト機能や、インスタントメッセージやプレゼンスサービスを提供するイベント機能等を付加することもできる。

次に、上記ＩＰ端末２，３が、ピアツーピア接続またはＳＢＣ５経由の接続を適切に選択して通話を実行する方法の詳細について説明する。

図４は、発呼側のＩＰ端末における通話開始までの動作手順を示すフロー図である。ここでは、呼制御部１１、音声処理制御部１２、及び電話制御部１３の主要な処理について説明するが、実際にはこれらの処理の他にも必要に応じて従来のＩＰ電話と同様の周知の処理が実行される（図５の場合も同様）。なお、図４では、説明の便宜上、発呼側のＩＰ端末でピアツーピア接続の成否を判断してＳＢＣ５経由の接続への切替え処理を実行する場合について示すが、後述するように、相手装置（着呼側）からＳＢＣ５経由の接続への切替え処理を開始する場合もあり得る。

まず、電話制御部１３は、操作部１６でのユーザの宛先番号の入力（発呼操作）に基づき呼制御部１１に発呼要求を行う（ＳＴ１０１）。呼制御部１１は、その発呼要求に基づき、入力された宛先番号とＳＢＣ登録番号とを照合し（ＳＴ１０２）、それらが一致しない場合（即ち、当該宛先番号が、ＳＢＣ５経由で接続が必要な番号として登録されていない場合）、相手装置とピアツーピア接続を確立するための処理を開始する（ＳＴ１０３）。後述するように、このとき、呼制御部１１は所定のＳＩＰメッセージを、ＳＩＰサーバ４を介して相手装置との間で交換してセッションを確立する。

次に、呼制御部１１は、音声到達監視部２３により相手装置からの音声パケットの受信が正常に行われているか否かを判定するための音声到達監視を開始し（ＳＴ１０４）、音声処理制御部１２に通信開始要求を送出する（ＳＴ１０５）。

音声処理制御部１２は、呼制御部１１から通信開始要求を受けると（ＳＴ１０６：ＹＥＳ）、相手装置とピアツーピア接続した状態で音声パケットの送受信（メディアデータの送受信）を開始する（ＳＴ１０７）。続いて、音声処理制御部１２は、相手装置から音声パケットを受信したか否かを判定する（ＳＴ１０８）。

音声処理制御部１２は、ＳＴ１０８において音声パケットを受信した場合、呼制御部１１に対して音声パケットを受信した旨を通知するための音声到達通知を送出し（ＳＴ１０９）、その後は、相手装置との間で音声パケットの送受を継続的に行う通話状態となる。一方、音声処理制御部１２は、ＳＴ１０８において音声パケットを受信していない場合、呼制御部１１から通信停止要求を受けたか否かを判定する（ＳＴ１１０）。このとき、呼制御部１１からの通信停止要求を受けていない場合、再びＳＴ１０８に戻って音声パケットの受信判定が実行される。

呼制御部１１は、ＳＴ１０５で通信開始要求を送出した後、ピアツーピア接続の成否を判定する（ＳＴ１１１）。この判定は、ＳＴ１０９における音声処理制御部１２からの音声到達通知を受けたか否かにより行われる。呼制御部１１は、音声到達通知を受けた場合、音声到達監視を停止し（ＳＴ１１２）、その後はピアツーピア接続で通話状態となる。一方、呼制御部１１は、音声到達通知を受けていない場合、音声到達監視が満了したか否か（即ち、音声到達監視の開始後、所定の設定時間を経過したか否か）を判定する（ＳＴ１１３）。このとき、音声到達監視が満了していない場合、再びＳＴ１１１に戻って音声到達通知を受けたか否かの判定が実行される。音声到達監視が満了すると、呼制御部１１は、音声処理制御部１２に通信停止要求を送出する（ＳＴ１１４）。

音声処理制御部１２は、呼制御部１１から通信停止要求を受けると（ＳＴ１１０：ＹＥＳ）、相手装置との音声パケットの送受信を停止し（ＳＴ１１５）、新たに通信開始要求を受けるまで待機状態となる（ＳＴ１１６）。

呼制御部１１は、ＳＴ１１４で通信停止要求を送出した後、ピアツーピア接続からＳＢＣ５経由の接続に切り替える処理を実行する（ＳＴ１１７）。詳細は後述するが、ＳＢＣ５経由の接続への切り替えの際には、呼制御部１１は、ＳＩＰメッセージ（INVITEメッセージ）にＳＢＣ５への接続要求（処理命令）を付加し、ＳＩＰサーバ４に対して送出する。

ＳＢＣ５経由の接続への切り替えが完了して新たなセッションが確立されると、呼制御部１１は、相手装置の宛先番号をＳＢＣ登録番号として記憶部１５に記憶するとともに（ＳＴ１１８）、音声処理制御部１２に通信開始要求を送出し（ＳＴ１１９）、その後は通話状態となる。

音声処理制御部１２は、呼制御部１１から通信開始要求を受けると（ＳＴ１１６：ＹＥＳ）、相手装置とＳＢＣ５経由の接続で音声パケットの送受信（メディアデータの送受信）を開始し（ＳＴ１２０）、その後は通話状態となる。

なお、ＳＴ１０２において、その宛先番号と登録番号とが一致した場合、上述のようなピアツーピア接続を実行せずに、最初からＳＢＣ５経由の接続を実行することができる（ＳＴ１２１）。このとき、呼制御部１１は、上述と同様にＳＢＣ５への接続要求が付加されたＳＩＰメッセージをＳＩＰサーバ４に送出する。その後は、ＳＴ１１９に進んで上述と同様の動作が実行される。

上記のような発呼側のＩＰ端末の動作中（例えば、呼制御部１１におけるＳＴ１０５の通信開始要求の送出後からＳＴ１１３の音声到達監視の満了前、または、ＳＴ１１１でピアツーピア接続が成功したと判定した後）に相手装置がＳＢＣ５経由の接続への切替え処理を開始する場合もあり得る。その場合、呼制御部１１は、ＳＴ１１４に進んで、上述と同様の動作を実行することになる。同様に、音声処理制御部１２では、ＳＴ１０９の音声到達通知後に相手装置がＳＢＣ５経由の接続への切替え処理を開始する場合もあり得る。その場合、音声処理制御部１２は、ＳＴ１１０に進んで、上述と同様の動作を実行することになる。

図５は、着呼側のＩＰ端末における通話開始までの動作手順を示すフロー図である。

まず、呼制御部１１は、相手装置（発呼側）からのＳＩＰメッセージ（INVITEメッセージ）を受信することで、相手装置の接続を確立するための処理を開始する（ＳＴ２０１）。このとき、呼制御部１１は、電話制御部１３に対して着呼を知らせる着呼通知を送出し、その後、電話制御部１３は、ユーザのオフフック操作に基づき呼制御部１１に対して着呼要求を送出する（ＳＴ２０２）。続いて、呼制御部１１は、相手装置からのＳＩＰメッセージにＳＢＣへの接続要求が付加されているか否かを判定する（ＳＴ２０３）。

ＳＴ２０３において、ＳＩＰメッセージにＳＢＣの接続要求が付加されていない場合、図４に示したＳＴ１０４と同様に音声到達監視を開始する（ＳＴ２０４）。それ以降のＳＴ２０５〜ＳＴ２２０は、それぞれ図４に示したＳＴ１０５〜ＳＴ１２０と同様の処理であり、詳細な説明は省略する。なお、ＳＴ２０３において、ＳＩＰメッセージにＳＢＣの接続要求が付加されていた場合、呼制御部１１は、ピアツーピア接続を実行せずに、ＳＴ２１９に進んでＳＢＣ５経由の接続を実行する。

図６は、ＳＩＰサーバの動作手順を示すフロー図である。ここでは、ＳＩＰサーバ４が、ＳＩＰメッセージの転送により、ピアツーピア接続またはＳＢＣ５経由の接続を実行する処理を示している。

まず、ＳＩＰ制御部３１は、ＩＰ端末からＳＩＰメッセージを受信すると（ＳＴ３０１）、そのＳＩＰメッセージのヘッダを解析し、情報の取得を行う（ＳＴ３０２）。続いて、ＳＩＰ制御部３１は、その取得した情報にＳＢＣ５への接続要求（通信経路の変更を要求する情報）が含まれているか否かを判定する（ＳＴ３０３）。そこで、ＳＢＣ５への接続要求が含まれていない場合、ＳＩＰ制御部３１は、レジストラ部３２から相手装置の所在情報を取得し（ＳＴ３０４）、必要なヘッダを追加し（ＳＴ３０５）、相手装置に対して転送する（ＳＴ３０７）。これにより、ＩＰ端末間の接続はピアツーピア接続となる。

一方、ＳＩＰ制御部３１は、ＳＴ３０３においてＳＢＣ５への接続要求情報が含まれていると判定した場合、そのＳＢＣ５への接続要求情報を削除し（ＳＴ３０８）、必要なヘッダを追加し（ＳＴ３０９）、ＳＢＣ５に対して転送する（ＳＴ３１０）。これにより、ＩＰ端末間の接続はＳＢＣ５経由の接続となる。

図７及び図８は、図１に示したＩＰ通信システムにおけるＩＰ端末間の第１の通信処理例を示すシーケンス図である。ここでは、発呼側のＩＰ端末において、ピアツーピア接続による通信を正常に行うことができないと判断する場合を示している。図７は、ピアツーピア接続による通信を実行し、当該通信を正常に行うことができないと判断するまでの処理を示し、図８は、ピアツーピア接続からＳＢＣ５経由の接続に切り替える処理を実行し、正常な通信を行う処理を示しており、これらは一連の動作である。なお、図７及び図８の処理において転送されるＳＩＰメッセージの開始行及び複数ヘッダの例を図１１〜図１３にそれぞれ示す。

まず、発呼側のＩＰ端末（以下、「発呼側装置」という。）は、ユーザの発呼操作に基づき入力された宛先番号をＳＢＣ登録番号と照合し、未登録であることを確認する（ＳＴ４０１）。続いて、発呼側装置は、ＳＩＰ接続を開始し、ＳＩＰサーバ４に対してINVITEメッセージを送信し（ＳＴ４０２）、ＳＩＰサーバ４が発呼側装置に対して100 Tryingメッセージを送信する（ＳＴ４０３）。

次に、ＳＩＰサーバ４は、受信したINVITEメッセージのヘッダを解析し、ＳＢＣ５への接続要求が含まれているか否かを判定するが、このINVITEメッセージには、図１１に示すように、ＳＢＣ５への接続要求は付加されていない（ＳＴ４０４）。そこで、ＳＩＰサーバ４は、ピアツーピア接続が要求されていると判定し、INVITEメッセージを着呼側のＩＰ端末（以下、「着呼側装置」という。）に転送する（ＳＴ４０５）。

なお、ここでは、受信したINVITEメッセージのヘッダにＳＢＣ５への接続要求が含まれていない場合にピアツーピア接続が要求されていると判定したが、INVITEメッセージのヘッダにピアツーピア接続への接続要求を示す文字列を付加してもよい。

そのINVITEメッセージを受信した着呼側装置は、ＳＩＰサーバ４に対して100 Tryingメッセージを送信し（ＳＴ４０６）、さらに、180 Ringingメッセージ及び200 OKメッセージを、発呼側装置に対してＳＩＰサーバ４を介して順次送信する（ＳＴ４０７、ＳＴ４０８）。最終的に、発呼側装置がACKメッセージを、ＳＩＰサーバ４を介して着呼側装置に対して送信することで（ＳＴ４０９）、発呼側及び着呼側装置がピアツーピア接続される。

続いて、発呼側及び着呼側装置は、互いに音声到達監視を開始するとともに（ＳＴ４１０、ＳＴ４１１）、音声パケットの送信を開始する。ここでは、発呼側装置からの音声パケットはＮＡＴルータを越えて着呼側装置に到達するが（ＳＴ４１２）、着呼側装置からの音声パケットはＮＡＴルータを越えられずに発呼側装置に到達しないものとする（ＳＴ４１３）。従って、発呼側装置は、音声到達監視の開始後、一定時間が経過した後に音声パケットが未到達であると判定し（ＳＴ４１４）、続いて、図８に示すようなピアツーピア接続からＳＢＣ５経由の接続に切り替える処理を実行する。

なお、図７に示したように、ピアツーピア接続での音声パケットの受信状態に基づきＮＡＴルータ９，１０におけるＮＡＴ越えの可否を判断する構成とすることで、ＮＡＴ越えの可否を判断するための特別な処理（テストパケットの送信等）を行う必要がないという利点がある。

図８において、発呼側装置は、ＳＩＰサーバ４に対してセッションを変更するためのINVITEメッセージを送信する（ＳＴ５０１）。ここで、ＳＩＰサーバ４は、受信したINVITEメッセージのヘッダを解析し、ＳＢＣ５への接続要求情報が含まれているか否かを判定するが、このINVITEメッセージには、図１２に示すように、ＳＢＣ５への接続要求が付加されている（ＳＴ５０２）。図１２のINVITEメッセージでは、ＳＢＣ５への接続要求としてContactヘッダに「route=RelayServer」１０１が付加されている。別法として、図１３に示すように、独自のヘッダ「X-Status-Route: RelayServer」１０２を設けてＳＢＣ５への接続要求としてもよい。

なお、INVITEメッセージにＳＢＣ５への接続要求を付加することができれば、図１２、図１３において示した以外の記載方法でも構わない。

そこで、ＳＩＰサーバ４は、INVITEメッセージをＳＢＣ５に転送し、そのINVITEメッセージはＳＢＣ５を介して着呼側装置に送信される（ＳＴ５０３）。このとき、ＳＢＣ５は、後に着呼側装置から送信される音声パケットを中継可能なように、INVITEメッセージにおけるメディアデータの送信先アドレスを自身のアドレスに変換する。そのINVITEメッセージを受信した着呼側装置は、ＳＩＰサーバ４に対して200 OKメッセージを送信し、この200 OKメッセージも同様にＳＢＣ５に転送された後に発呼側装置に送信される（ＳＴ５０４）。このとき、ＳＢＣ５は、後に発呼側装置から送信される音声パケットを中継可能なように、200 OKメッセージにおけるメディアデータの送信先アドレスを自身のアドレスに変換する。最終的に、発呼側装置がACKメッセージを、ＳＩＰサーバ４及びＳＢＣ５を介して着呼側装置に対して送信することで（ＳＴ５０５）、発呼側及び着呼側装置がＳＢＣ５経由で接続される。その後、発呼側装置は、今回の宛先番号をＳＢＣ登録番号として登録する（ＳＴ５０６）。

これにより、発呼側及び着呼側装置は、ＳＢＣ５経由で互いに音声パケットの送受信を実行することが可能となる（ＳＴ５０７）。

図９は、ＩＰ端末間の第２の通信処理例を示すシーケンス図である。ここでは、着呼側装置において、ピアツーピア接続による通信を正常に行うことができないと判断する場合を示している。なお、図９に示す処理の前には、図７と同様の処理が実施されるものとする（ただし、ＳＴ４１２〜ＳＴ４１３の処理は、発呼側と着呼側とが逆の処理となる）。

図９において、着呼側装置は、ＳＩＰサーバ４に対してセッションを変更するためのINVITEメッセージを送信する（ＳＴ６０１）。このINVITEメッセージは、図１２及び図１３に示したものと同様である。ＳＩＰサーバ４は、受信したINVITEメッセージのヘッダを解析し、図８のＳＴ５０２と同様にＳＢＣ５への接続要求が付加されていると判定する（ＳＴ６０２）。そこで、ＳＩＰサーバ４は、図８のＳＴ５０３と同様にINVITEメッセージをＳＢＣ５に転送し、このINVITEメッセージはＳＢＣ５を介して着呼側装置に送信される（ＳＴ６０３）。続いて、図８のＳＴ５０４及びＳＴ５０５と同様に200 OKメッセージ及びACKメッセージがそれぞれ交換される（ＳＴ６０４、ＳＴ６０５）。その後、発呼側装置は、宛先番号をＳＢＣ登録番号として登録する（ＳＴ６０６）。

これにより、発呼側及び着呼側装置は、ＳＢＣ５経由で互いに音声パケットの送受信を実行することが可能となる（ＳＴ６０７）。

図１０は、ＩＰ端末間の第３の通信処理例を示すシーケンス図である。ここでは、発呼側装置において、ピアツーピア接続を行わずに最初からＳＢＣ５経由での接続を実行する場合を示している。

図１０において、まず、発呼側装置は、入力された宛先番号をＳＢＣ登録番号と照合し、それらが一致することを確認する（ＳＴ７０１）。続いて、発呼側装置は、ＳＩＰ接続を開始し、ＳＩＰサーバ４に対してINVITEメッセージを送信し（ＳＴ７０２）、ＳＩＰサーバ４が発呼側装置に対して100 Tryingメッセージを送信する（ＳＴ７０３）。このINVITEメッセージは、図１２及び図１３に示したものと同様である。

ＳＩＰサーバ４は、受信したINVITEメッセージのヘッダを解析し、図８のＳＴ５０２と同様にＳＢＣ５への接続要求が付加されていると判定する（ＳＴ７０４）。そこで、ＳＩＰサーバ４は、図８のＳＴ５０３と同様にINVITEメッセージをＳＢＣ５に転送し、このINVITEメッセージはＳＢＣ５を介して着呼側装置に送信される（ＳＴ７０５）。

そのINVITEメッセージを受信した着呼側装置は、ＳＩＰサーバ４に対して100 Tryingメッセージを送信し（ＳＴ７０６）、続いて、ＳＩＰサーバ４に対して180 Ringingメッセージを送信し、この180 RingingメッセージがＳＢＣ５に転送された後に発呼側装置に送信される（ＳＴ７０７）。その後、図８のＳＴ５０４及びＳＴ５０５と同様に200 OKメッセージ及びACKメッセージがそれぞれ交換される（ＳＴ７０８、ＳＴ７０９）。

これにより、発呼側及び着呼側装置は、ＳＢＣ５経由で互いに音声パケットの送受信を実行することが可能となる（ＳＴ７１０）。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明は、ＩＰ電話に限らず種々のＩＰ通信装置に適用することが可能である。また、呼制御プロトコルもＳＩＰに限らず他のプロトコルを用いてもよい。

本発明に係るＩＰ通信装置およびＩＰ通信方法ならびに呼制御サーバは、ＮＡＴの影響を受けずにメディアデータの通信を可能とする中継サーバを有する通信システムにおいて、中継サーバの処理負荷を低減しつつ、簡易な構成により、中継機器のＮＡＴ種別や装置特性によらずにＮＡＴ越えを実現可能とするので、ＮＡＴ機能を有する中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置及びこれを備えたＩＰ通信システム並びにこれらのＩＰ通信方法として有用である。

本願発明に係るＩＰ端末及びＳＩＰサーバを備えたＩＰ通信システムの構成図ＩＰ端末の機能ブロック図ＳＩＰサーバの機能ブロック図発呼側のＩＰ端末の動作手順を示すフロー図着呼側のＩＰ端末の動作手順を示すフロー図ＳＩＰサーバの動作手順を示すフロー図ＩＰ端末間の第１の通信処理例を示すシーケンス図ＩＰ端末間の第１の通信処理例を示すシーケンス図ＩＰ端末間の第２の通信処理例を示すシーケンス図ＩＰ端末間の第３の通信処理例を示すシーケンス図ＳＩＰメッセージの詳細を示す図ＳＩＰメッセージの詳細を示す図ＳＩＰメッセージの詳細を示す図

符号の説明

１ＩＰ通信システム
２，３ＩＰ端末（ＩＰ通信装置）
４ＳＩＰサーバ（呼制御サーバ）
５ＳＢＣ（中継サーバ）
６ＩＰ網
９，１０ＮＡＴルータ
１１呼制御部
１２音声処理制御部
１３電話制御部
１５記憶部
２１シグナリング管理部（シグナリング手段）
２２通信経路管理部（接続切替手段）
２３音声到達監視部（データ受信監視手段）
３１ＳＩＰ制御部（判定手段、転送手段）

Claims

呼制御サーバを介して呼接続を行うことにより、相手装置との間でデータ通信を行うＩＰ通信装置であって、
前記相手装置との接続を確立すべく前記呼制御サーバを介して前記相手装置との間で呼制御メッセージの送受信を行うシグナリング手段と、
前記相手装置との接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行うデータ通信手段と、
前記相手装置とピアツーピア接続された状態で、前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われるか否かを監視するデータ受信監視手段と、
前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われていない場合、前記呼制御サーバに対して前記ピアツーピア接続から所定の中継サーバを介した接続への切り替えを要求する接続切替手段と
を備えたことを特徴とするＩＰ通信装置。
前記接続切替手段は、前記シグナリング手段が送信する前記呼制御メッセージに所定の処理命令を付加することで、前記接続の切り替えを前記呼制御サーバに要求することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
前記データ受信監視手段は、前記相手装置との接続の確立後に相手装置からデータを一定期間受信しない場合、前記相手装置からのデータの受信が正常に行われていないと判断することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
前記ピアツーピア接続から前記中継サーバを介した接続への切り替えが必要な相手装置の宛先情報を記憶する記憶手段を更に備え、
前記接続切替手段は、前記相手装置との間でデータ通信を開始する際に、当該相手装置の宛先情報を前記記憶手段に記憶された宛先情報と照合し、それらが一致した場合、前記呼制御サーバに対して前記中継サーバを介した接続を要求することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
中継サーバを介した接続が必要な相手装置の宛先情報を記憶する記憶手段と、
前記相手装置との間でデータ通信を開始する際に、当該相手装置の宛先情報を前記記憶手段に記憶された宛先情報と照合し、それらが一致した場合、前記呼制御サーバに対して前記中継サーバを介した接続を要求し、一致しない場合、前記呼制御サーバに対してピアツーピア接続を要求する接続手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
呼制御サーバを介して呼接続を行うことにより、相手装置との間でデータ通信を行うＩＰ通信装置のＩＰ通信方法であって、
前記相手装置とのピアツーピア接続を確立すべく前記呼制御サーバを介して前記相手装置との間で呼制御メッセージの送受信を行うシグナリングステップと、
前記相手装置とのピアツーピア接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行うデータ通信ステップと、
前記データ通信ステップにおいて、前記相手装置からのデータの受信が正常に行われているか否かを監視するデータ受信監視ステップと、
前記相手装置からの前記データの受信が正常に行われていない場合、前記呼制御サーバに対して前記ピアツーピア接続から所定の中継サーバを介した接続への切り替えを要求する接続切替ステップと
を有することを特徴とするＩＰ通信方法。
中継サーバを介した接続が必要な相手装置の宛先情報を記憶し、
前記相手装置との間でデータ通信を開始する際に、当該相手装置の宛先情報を前記記憶された宛先情報と照合し、それらが一致した場合、前記呼制御サーバに対して前記中継サーバを介した接続を要求し、一致しない場合、前記呼制御サーバに対してピアツーピア接続を要求し、
前記相手装置との接続の確立後に、前記相手装置との間でデータの送受信を行うことを特徴とする請求項６に記載のＩＰ通信方法。
請求項２または請求項４または請求項５に記載のＩＰ通信装置及び相手装置間の呼を中継する呼制御サーバであって、
前記ＩＰ通信装置から受信する呼制御メッセージに前記中継サーバを介した接続を要求する処理命令が付加されているか否かを判定する判定手段と、
前記呼制御メッセージに前記処理命令が付加されている場合、前記ＩＰ通信装置及び前記相手装置からの呼制御メッセージを前記中継サーバに転送する転送手段と
を備えたことを特徴とする呼制御サーバ。