JP5153720B2 - 通信システムとその制御装置および通信制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを介して端末間でメディアデータを授受することの可能な通信システムと、このシステムに備わるセッション制御装置、および通信制御方法に関する。

近年ではＩＰネットワークを利用する通信が主流であり、音声、映像、テキストなどのメディアデータはＩＰパケット化されて伝送されることが多い。ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）においても各種の議論がなされ、様々な標準が策定されている。例えばＲＦＣ３２６１にはセッション制御に係わるＳＩＰ（Session Initiate Protocol）の基本仕様が記述され（非特許文献１を参照）、ＲＦＣ２６６３にはアドレス変換プロトコルであるＮＡＰＴ（Network Address Port Translation）の仕様が記述されている（非特許文献２を参照）。

ＳＩＰを用いるシステムでは、セッションの確立、変更、更新あるいは切断などの制御はＳＩＰ信号に記載されるメソッドに基づき実施される。例えば、発呼要求にはＩＮＶＩＴＥメソッドが用いられる。ＲＦＣ３２６１にはこれ以外に全６種類のメソッドが定義されている。ＳＩＰは発展の途上にあり、ＲＦＣ３２６１を基礎として現在でも様々な機能拡張がなされている。ＳＩＰの拡張バージョンには例えばＵＰＤＡＴＥと称するメソッドが規定されており、これを用いればセッションの変更が可能であり、接続先の変更などを実現できる。

ところで、ＳＩＰは現在でも機能拡張されていることから、個々の端末（あるいは通信装置）がサポートするＳＩＰのバージョンが異なるケースがある。つまり現時点では、最新のＳＩＰ機能をサポートする端末と旧来の機能しかサポートしない端末とが混在する状況にある。

RFC 3261 SIP: Session Initiation Protocol, J. Rosenberg他、June 2002 RFC 2663 IP Network Address Translator (NAT) Terminology and Considerations, P. Srisuresh他, August 1999

ＳＩＰは元来、セッションの確立前に互いのサポート機能を相手方に通知するなど、端末間でのネゴシエーションに用いられるプロトコルである。セッションを確立／変更する段階では端末間で決められたメソッド以外は使用できないので、実現可能な通信機能が制約されることになる。

例えばＲＦＣ３２６１のみをサポートする旧式の端末は、より新しいＲＦＣ３３１１で規定されるＵＰＤＡＴＥメソッドを利用することができない。ＵＰＤＡＴＥは接続先の変更などに用いられるメソッドであり、これを解釈できない端末はＵＰＤＡＴＥメソッドを用いてメディアの接続先を変更することができない。このように最新の機能をサポートする端末とそうでない端末とが混在する状況下では通信システムの運用の自由度が制約され、折角の最新の機能を生かすことが難しくなり、何らかの対処が望まれる。

この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、端末がサポートするＳＩＰの範囲によらずメディアの接続先を切り替えられるようにし、これにより通信システムの運用の自由度を拡大することを可能とする通信システムとその制御装置および通信制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、通信網に形成されるセッションを介してメディアデータを授受可能な複数の端末と、ＳＩＰのもとでセッションを接続するセッション制御装置と、セッションにおけるメディアデータの接続ルートをＩＰアドレスおよびポート番号に基づいて制御するルータとを具備する通信システムが提供される。特に、ルータはＩＰアドレスとポート番号を変換するＮＡＰＴ機能を備える。

セッション制御装置は、ＵＰＤＡＴＥメソッドによりメディアデータの接続先の変更を要求するＳＩＰ信号を受信すると、その宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートするか否かを判断する。ＵＰＤＡＴＥをサポートしていなければ、セッション制御装置からルータに対してメディアデータの接続先の変更を行うようルータに対して指示し、ルータのＮＡＰＴ機能により、宛先端末から送出されるメディアデータの接続先のＩＰアドレスおよびポート番号が、ＳＩＰ信号に示される接続先のＩＰアドレスおよびポート番号に変換される。

端末がＵＰＤＡＴＥをサポートしていれば、既知の手順のもとでその端末の処理によりメディアの接続先が切り替えられる。一方、端末がＵＰＤＡＴＥをサポートしていなければ、上記手段により、ルータのＮＡＰＴ機能を利用する形で、端末から送出されるメディアデータのＩＰアドレスおよびポート番号が接続先のＩＰアドレスおよびポート番号に変換される。これにより端末がＵＰＤＡＴＥをサポートするか否かによらず、ＵＰＤＡＴＥメソッドによるメディアの接続先の切り替えを実現できる。つまり、端末間の通信能力の差異がシステム側で隠蔽されるようになり、通信可能な機器を拡大して運用上の自由度を拡大することが可能になる。

この発明によれば、端末がサポートする機能によらずメディアの接続先を切り替えられるようにし、これにより運用の自由度を拡大することの可能な通信システムとその制御装置および通信制御方法を提供することができる。

通信中にメディアの接続先の切り替えが不可能なケースを示す図。 この発明に関わる通信システムの実施の形態を示すシステム図。 図２のセッション制御装置、ルータ、および端末が備える機能を示す機能ブロック図。 図３の能力記憶部１１ａに記憶される管理テーブルの一例を示す図。 ＳＩＰ信号の宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートするケースにおける作用を説明するための図。 図５のケースにおける変形例を示す図。 ＳＩＰ信号の宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートしないケースにおける作用を説明するための図。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態につき説明する。この実施形態ではＳＩＰを用いるシステムを想定するが、Ｈ．３２３など他のプロトコルを用いるシステムにも以下の形態を適用することができる。

図１は、通信中にメディアの接続先の切り替えが不可能なケースを示す図である。図１において端末Ａと端末Ｂとの間にエンド・ツウ・エンドのセッションが形成されているとし、このうち端末ＡはＵＰＤＡＴＥメソッドに対応していないとする。この状態から他の装置（端末、網内装置、メディアサーバあるいは他の通信網など、ここでは装置６０と称する）から、メディアの接続先を変更する要求が生じたとする。そうすると装置６０は、ＵＰＤＡＴＥメソッドを含むＳＩＰ信号をセッション制御装置５０（ＳＩＰサーバなど）に送信する（１）。これを受けたセッション制御装置５０はこのメッセージを処理するとともに、端末Ａに転送する（２）。

このＳＩＰ信号を受けた端末Ａはその内容を読み取るが、ＵＰＤＡＴＥメソッドに対応していないのでＵＰＤＡＴＥメソッドを解釈することができない。よってメソッド非対応の旨を示すエラーレスポンスがセッション制御装置５０に返送され（３）、装置６０に転送される（４）。このレスポンスを受けた装置６０は、セッション接続先の変更（切り替え）を要求したにも拘わらず、これが不可能であることを知る。

図１において互いの通信能力を知っているのはＳＩＰのネゴシエーションを経た端末Ａ，Ｂ及びセッション制御装置５０のみであり、第３者の立場にある装置６０は端末Ａの通信能力を事前に知ることができない。このような事情から、接続先の切り替えができないケースが生じる。以下ではこのような不自由さを解消することの可能な技術につき説明する。

図２は、この発明に関わる通信システムの実施の形態を示すシステム図である。このシステムは、ＩＰ通信網１００，２００と、これらを接続するＩＰネットワークやゲートウェイなどのインタフェース３００とを備える。ＩＰ通信網１００は複数のセッション制御装置１１〜１３と、複数のルータ２１〜２３とを備える。またＩＰ通信網１００には端末ＡおよびＢが属する。

端末Ａ，ＢはＩＰ通信網に形成されるセッションを介して相手先の端末とメディアデータを授受する。セッション制御装置１１〜１３は、ＳＩＰのもとでＩＰ通信網にセッションを接続する。ルータ２１〜２３は、ＩＰアドレスおよびポート番号に基づいて、セッションにおけるメディアデータの伝送経路をルーティングする。

セッション制御装置１１〜１３は例えばＳＩＰサーバであり、端末Ａ〜Ｂ間のセッションをＳＩＰにより制御する。もちろんＩＰネットワークに接続される端末はＡ，Ｂの２つだけではない。ルータ２１〜２３はＩＰパケットのルーティング機能に加え、ＮＡＰＴ機能を備える。

端末Ａ，Ｂ間にはメディアストリームパケットを伝送するためのメディアパスと、ＳＩＰ信号を授受するためのセッション制御パスとが形成される。メディアパスはルータ２１，２２を経由し、セッション制御パスはルータ２１，２２およびセッション制御装置１１，１２を経由する。ＩＰ通信網２００も同様の構成である。

図３は、図２のセッション制御装置１１〜１３、ルータ２１〜２３、および端末Ａ〜Ｃの備える機能を示す機能ブロック図である。それぞれ代表的な符号を付して示す。端末Ａはセッション処理部３１ａ、およびトランスポート処理部３１ｂを備える。セッション処理部３１ａはセッション制御装置１１との間でセッション制御パスを介してＳＩＰ信号を授受する。トランスポート処理部３１ｂは、メディアパスを介してＩＰパケットを授受する機能を持つ。ルータ２１はＮＡＰＴ機能を持つトランスポート処理部２１ａを備え、宛先ＩＰアドレスとポート番号の変換機能を持つ。

セッション制御装置１１は能力記憶部１１ａ、セッション処理部１１ｂ、およびトランスポート処理部１１ｃを備える。このうちセッション処理部１１ｂはセッション制御処理を行う。トランスポート処理部１１ｃは、ルータへの制御指示、およびルータからの応答を処理する機能を持つ。

ところで能力記憶部１１ａは、例えば図４の管理データベースを記憶する。管理データベースは、端末ごとにその通信能力を対応付けてテーブル化したデータベースである。具体的には図４に示すように、ＵＰＤＡＴＥメソッドのサポートの有無を、端末の識別子（ＩＤ：IDentification）に対応付けてテーブル化したものである。この管理データベースはシステムの運用において呼が生起するごとに、関係するＳＩＰ信号から取得される情報に基づいて動的に構築される。すなわちＳＩＰ信号には関係する端末の識別子やＩＰアドレスなどの情報とともに、その端末がサポートするＳＩＰの機能を示す情報が記載されている。セッション制御装置１１はこれらの情報を読み取って管理データベースを構築する。
このように能力記憶部１１ａには、ＳＩＰ信号の宛先端末が備える能力を示す情報が格納される。セッション処理部１１ｂはこの記憶部１１ａにアクセスすることで、受信したＳＩＰ信号の宛先端末がサポート機能を知ることができる。

特にセッション処理部１１ｂは、メディアデータの接続先の変更を要求するためのＵＰＤＡＴＥメソッドを含むＳＩＰ信号を受信すると、このＳＩＰ信号の宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートするか否かを、管理データベースを参照して判断する。その結果宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートしていないことがわかると、トランスポート処理部１１ｃは接続先変更指示をルータ２１に与える。

この接続先変更指示を受けたルータ２１のトランスポート処理部２１ａは、宛先端末から送出されるメディアデータの接続先のＩＰアドレスおよびポート番号を、ＳＩＰ信号に示される接続先のＩＰアドレスおよびポート番号に変換する。
上記構成において呼が生起すると、発端末は自らが登録されるセッション制御装置にＳＩＰ信号を送信する。このＳＩＰ信号はルータなどを介して宛先のセッション制御装置に達する。このＳＩＰ信号を受信したセッション制御装置は、セッション処理部１１ｂの制御により次位のセッション制御装置にＳＩＰ信号を転送する。そして、１台ないし複数のセッション制御装置を経由して、ＳＩＰ信号は着端末が登録されるセッション制御装置にまで転送される。この着側のセッション制御装置からさらにルータを介して着端末までＳＩＰ信号が転送されると、エンド・ツウ・エンドでのＳＩＰ信号の授受が可能となる。

こののちＳＩＰに規定される一連の制御シーケンスが完了すると、発着端末間でセッションが確立される。この発着端末間のセッションに介在するセッション制御装置のトランスポート処理部１１ｃは、メディアパスの設定に要するアドレスなどの情報を含む制御指示をルータに与える。これを受けたルータは、その制御内容に基づきメディアパス設定に必要な情報を設定する。発着端末間で確立されたメディアパスはセッション制御装置を経由しない。すなわち音声などのメディアは発端末が帰属するルータと、着端末が帰属するルータとを介して伝送される。

次に、上記構成における作用を詳しく説明する。以下では、メディアの接続先変更を要求するＳＩＰ信号の宛先端末がＵＰＤＡＴＥメソッドをサポートするケース（ケース１）と、サポートしないケース（ケース２）とに分けて説明する。なおＳＩＰ信号は端末間での授受に限らず、端末とメディアサーバなどの装置、あるいは端末と他のＩＰ通信網との間でも授受される。ここでは既にセッションの確立された端末間でメディアデータが授受されているとき、このセッションの変更を要求するＵＰＤＡＴＥメソッドを含むＳＩＰ信号をセッション制御装置が受信した場合を想定する。

（ケース１）
このケースでは、ＳＩＰ信号の宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートする。
図５は、ケース１における作用を説明するための図である。図５において、セッション制御装置１１が、メディアの接続先を端末Ｂから端末Ｃに変更することを端末Ａに要求するＵＰＤＡＴＥメソッドを含むＳＩＰ信号を受信したとする（１）。するとセッション処理部１１ｂは能力記憶部１１ａにアクセスし、端末ＡがＵＰＤＡＴＥメソッドをサポートするかどうかを判断する。

ケース１では、端末ＡはＵＰＤＡＴＥをサポートする、と判断されることになる（２）。よって既存の手順に沿って、ＳＩＰ信号が端末Ａに転送される（３）。端末ＡはこのＳＩＰ信号を受け、通信可であればレスポンス（２００ ＯＫ）をセッション制御装置１１に返す（４）。

セッション制御装置１１がレスポンス（２００ ＯＫ）を受信すると、トランスポート処理部１１ｃは接続先変更要求をルータ２１に指示する（５）。これを受けてルータ２１は、既に開通済みのメディアパスのＩＰアドレスおよびポート番号を、端末ＣのＩＰアドレスおよびポート番号に変更し（６）、セッション制御装置１１に応答を返信する（７）。この応答を受信したセッション制御装置１１は、ＵＰＤＡＴＥメソッドを含むＳＩＰ信号の送信元に応答（２００ ＯＫ）を送信する（８）。

このように宛先端末がＵＰＤＡＴＥメソッドをサポートしているケースでは、この宛先端末の主体的な制御によりメディアパスの接続先が変更される。つまり、セッション制御装置から転送されたＳＩＰ信号は宛先端末により解釈され、この端末により接続先変更の可否が決定される。なおこのケース１では、図６に示すように既に開通済みのメディアパスを削除し、変更先とのメディアパスを新たに設定することも可能である。すなわち図５の手順（６）に代えて、端末Ａと端末Ｂとの間のメディアパスを削除し、端末Ａからの再発呼に基づくＳＩＰシーケンスにより端末Ａと端末Ｃとの間にメディアパス設定するようにしても良い。

（ケース２）
このケースでは、ＳＩＰ信号の宛先端末がＵＰＤＡＴＥをサポートしない。
図７は、ケース２における作用を説明するための図である。図７において、セッション制御装置１１が図５と同様のＳＩＰ信号を受信したとする（１）。するとセッション処理部１１ｂは能力記憶部１１ａにアクセスし、端末ＡがＵＰＤＡＴＥメソッドをサポートするかどうかを判断する。

ケース２では、端末ＡはＵＰＤＡＴＥをサポートしない、と判断されることになる（２）。そうするとセッション制御装置１１は既知の手順とは異なり、ＳＩＰ信号を端末Ａに転送しない。そしてトランスポート処理部１１ｃは、この段階から直接、接続先変更要求をルータ２１に指示する（３）。つまりトランスポート処理部１１ｃは、既に開通済みのメディアパスのＩＰアドレスおよびポート番号を、端末ＣのＩＰアドレスおよびポート番号に変更する指示をルータ２１に与える。

これを受けたルータ２１は、端末Ｂを接続先とするメディアパスのＩＰアドレスおよびポート番号を、端末ＣのＩＰアドレスおよびポート番号に変更し、セッション制御装置１１に応答を返信する（５）。この応答を受信したセッション制御装置１１は、ＵＰＤＡＴＥメソッドを含むＳＩＰ信号の送信元に応答（２００ ＯＫ）を送信する（６）。

このように宛先端末がＵＰＤＡＴＥメソッドをサポートしていないケースでは、ルータのＮＡＰＴ機能を活用するかたちでメディアパスの接続先が変更される。つまり、ＵＰＤＡＴＥメソッドはセッション制御装置１１により解釈され、セッション制御装置１１からルータ２１を制御することで、端末Ａには隠蔽するかたちでメディアの接続先が変更される。

以上述べたようにこの実施形態では、接続先変更を要求するＳＩＰ信号をセッション制御装置が受信すると、セッション制御装置は能力記憶部１１ａの管理データベースを参照する。管理データベースには端末ごとのサポート機能が記録され、セッション制御装置はこの当該ＳＩＰ信号に記載されるメソッドを宛先端末がサポートするか否かを判断する。サポートしていなければ、セッション制御装置はＳＩＰ信号を宛先端末に送信せず、ＮＡＰＴ制御をルータに指示し、ＳＩＰ信号の受信側のアドレスとポート番号とを変更させる。これにより宛先端末に対しメディアの接続先が変更されたことを隠蔽しつつ、メディアの接続先を変更することが可能になる。

既存の技術では、ＵＰＤＡＴＥメソッドをサポートしない端末が係わると、エラーレスポンスが返送されるのみでメディアの接続先を切り替えることができなかった。これに対し本発明では、端末の通信能力に関する情報を保持する手段（能力記憶部１１ａおよび管理データベース）をセッション制御装置に設け、メディアの接続先変更要求をセッション制御装置が受信すると、宛先端末がメディアの接続先変更に用いられるメソッドをサポートするか否かを管理データベースに基づき判断する。そして、宛先端末が接続先変更に用いられるメソッドをサポートしていなければ、セッション制御装置で信号を終端することにより、セッション接続先変更を実現するようにしている。

このようにしたので、接続先変更要求に用いられるＳＩＰのメソッド（ＵＰＤＡＴＥなど）をサポートしていない端末に対し、メディアの接続先が変更されたことを隠蔽しつつ、接続先変更を実現することができる。しかも、この端末は、メディアの接続先が変更されたことを知る必要がない。これは端末に機能追加を行う必要が無いことを意味する。この実施形態の実現にあたっては、ルータがＮＡＰＴを実装していれば、セッション制御装置の機能をモディファイするだけでよい。

これらのことから、端末がサポートする機能によらずメディアの接続先を切り替えられるようにし、これにより運用の自由度を拡大することの可能な通信システムとその制御装置および通信制御方法を提供することが可能となる。
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。例えば管理データベースは呼の生起をきっかけとして動的に構築されるとして説明したが、これに代えて、予めマニュアル作業で管理データベースを用意し能力記憶部１１ａに記憶させるようにしても良い。

また、この発明は実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

Ａ〜Ｃ…端末、６０…装置、５０…セッション制御装置、１００，２００…ＩＰ通信網、３００…インタフェース、１１〜１３…セッション制御装置、２１〜２３…ルータ、３１ａ…セッション処理部、３１ｂ…トランスポート処理部、２１ａ…トランスポート処理部、１１ａ…能力記憶部、１１ｂ…セッション処理部、１１ｃ…トランスポート処理部

Claims (10)

1. 通信網に形成されるセッションを介してメディアデータを授受可能な複数の端末と、
   規定のプロトコルのもとで前記セッションを接続する制御装置と、
   前記セッションにおけるメディアデータの接続ルートをアドレス情報に基づいて制御するルーティング装置とを具備し、
   前記制御装置は、
   前記メディアデータの接続先の変更を要求するメッセージを受信すると、このメッセージの宛先端末が接続先変更処理をサポートするか否かを判断する判断手段と、
   前記判断の結果、前記宛先端末が前記接続先変更処理をサポートしなければ、接続先変更指示を前記ルーティング装置に与える指示手段とを備え、
   前記ルーティング装置は、
   前記接続先変更指示を与えられると、前記宛先端末から送出されるメディアデータの接続先のアドレス情報を、前記メッセージに示される接続先のアドレス情報に変換する変換手段を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記制御装置は、さらに、前記プロトコルのもとでサポート可能な機能を前記端末ごとに対応付けた管理データベースを備え、
   前記判断手段は、前記メッセージの宛先端末が前記接続先変更をサポートするか否かを前記管理データベースに基づき判断することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信網はＩＰ（Internet Protocol）網であり、
   前記プロトコルはＳＩＰ（Session Initiation Protocol）であり、
   前記アドレス情報はＩＰアドレスおよびポート番号であり、
   前記接続先変更処理は、ＳＩＰ信号に記載されるＵＰＤＡＴＥメソッドであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. メディアデータを授受可能な複数の端末とアドレス情報の変換機能を備えるルーティング装置とを備える通信網に、前記メディアデータを接続するセッションを規定のプロトコルのもとで形成する制御装置であって、
   前記メディアデータの接続先の変更を要求するメッセージを受信すると、このメッセージの宛先端末が接続先変更処理をサポートするか否かを判断する判断手段と、
   前記判断の結果、前記宛先端末が前記接続先変更処理をサポートしなければ、この宛先端末から送出されるメディアデータの接続先のアドレス情報を前記メッセージに示される接続先のアドレス情報に変換することを前記ルーティング装置に指示する指示手段とを具備することを特徴とする制御装置。
5. さらに、前記プロトコルのもとでサポート可能な機能を前記端末ごとに対応付けた管理データベースを備え、
   前記判断手段は、前記メッセージの宛先端末が前記接続先変更をサポートするか否かを前記管理データベースに基づき判断することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記通信網はＩＰ（Internet Protocol）網であり、
   前記プロトコルはＳＩＰ（Session Initiation Protocol）であり、
   前記アドレス情報はＩＰアドレスおよびポート番号であり、
   前記接続先変更処理は、ＳＩＰ信号に記載されるＵＰＤＡＴＥメソッドであることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
7. 通信網に形成されるセッションを介してメディアデータを授受可能な端末間に規定のプロトコルのもとで前記セッションを接続する制御装置と、前記セッションにおけるメディアデータの接続ルートをアドレス情報に基づいて制御するルーティング装置とを具備する通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記メディアデータの接続先の変更を要求するメッセージが生じると、このメッセージの宛先端末が接続先変更処理をサポートするか否かを、前記制御装置が判断し、
   前記宛先端末が前記接続先変更処理をサポートしなければ、前記宛先端末から送出されるメディアデータの接続先のアドレス情報を前記メッセージに示される接続先のアドレス情報に、前記ルーティング装置が変換することを特徴とする通信制御方法。
8. 前記制御装置は、前記メッセージの宛先端末が前記接続先変更をサポートするか否かを、前記プロトコルのもとでサポート可能な機能を前記端末ごとに対応付けた管理データベースに基づき判断することを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
9. 前記通信網はＩＰ（Internet Protocol）網であり、
   前記プロトコルはＳＩＰ（Session Initiation Protocol）であり、
   前記アドレス情報はＩＰアドレスおよびポート番号であり、
   前記接続先変更処理は、ＳＩＰ信号に記載されるＵＰＤＡＴＥメソッドであることを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
10. 前記プロトコルはＳＩＰ（Session Initiation Protocol）であり、
    前記制御装置は、呼の生起以降に授受されるＳＩＰ信号のヘッダから前記端末ごとにサポート可能な機能を取得し、前記管理データベースを構築することを特徴とする請求項８に記載の通信制御方法。

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