JP7388571B2 - 輻輳制御方法、輻輳制御装置、及び輻輳制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＰ（Internet Protocol）電話システムにおいて輻輳を制御する技術に関する。

近年の頻発する災害に対しては、複数のユーザが回線を帯域共用する無線回線を利用して、避難所等における通信を確保することが有用である。また、スマートフォンによる通話アプリは、その普及とともに、日常の通話手段としてだけでなく緊急連絡手段としての利用要望も高くなってきている。通話アプリではリアルタイムの通信を行うことから、ＵＤＰ／ＩＰ（User Datagram Protocol/Internet Protocol）によるパケット通信が行われる。ＵＤＰ／ＩＰでは再送制御が行われないため、無線回線の容量以上の通話トラヒックが発生すると、容量を超えた分のパケットが廃棄される（特許文献１）。

緊急時には、なるべく多くの通話を収容することが重要である（特許文献２）。但し、災害等の緊急時には、一人当たりの通話時間が長く、また、利用者数が多くなる傾向がある。よって、通話アプリの総通信量が無線回線の容量を超え、パケット廃棄率が高くなり通話品質が悪くなる（特許文献３）。その結果、新たに発呼した通話が開始されず呼損率が高くなり、通話収容数を増やすことができない。

非特許文献１は、呼損率の増加を抑制するための輻輳制御技術を開示している。その輻輳制御技術によれば、通話アプリの総通信量が回線容量を超えると、通話時間長に基づいて優先順位が設定され、優先順位に応じてパケット廃棄率が設定される。具体的には、通話時間が短くなるほど、優先順位は高くなり、パケット廃棄率は低くなる。逆に、通話時間が長くなるほど、優先順位は低くなり、パケット廃棄率は高くなる。パケット廃棄率が高くなり通話品質が劣化すると、ユーザが通話を終了させる意向が働くことが期待される。すなわち、通話時間が長くなるにつれて、ユーザが通話を終了させる可能性が高くなる。通話時間の長い通話が終了することにより、回線リソースが解放され、他のユーザの通話品質が向上する。また、新規のユーザの通話を受け付けやすくなり、呼損率が低下する。

尚、非特許文献１では、通話品質が著しく劣化しないように、パケット廃棄率の上限値が設定される。パケット廃棄率がその上限値を超えないように、同時通話数の最大値（最大同時通話数）も設定される。最大同時通話数を超えて新規に発生する通話に関しては、全パケットを廃棄することにより、実質的に呼損とする。

特開２００８－１６０７１２号公報 特開２００８－２１９２８０号公報 特開２０１４－２０９７０１号公報

永瀬、小野、伊藤、吉岡、大坂、古谷、宮城、林、"固定無線回線による緊急時通信での輻輳制御技術についての一検討"、２０２０年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ－５－８２、２０２０年９月１日

複数のＩＰ電話で共用する１本の回線の回線容量を超えた分のパケットは廃棄される。その回線を用いる全ての通話のパケットが一律に（均等に）廃棄される場合、全ての通話の通話品質が一律に劣化する。このことは、全てのユーザの満足度の低下につながり、最適な輻輳制御であるとは言えない。

例えば災害時には、多数のユーザが安否確認だけでも行うことを望むと考えられる。通話時間が長い場合は、必要な情報は既に伝達済みである可能性が高いが、通話時間が短い場合は、その可能性は低い。よって、通話時間が短い通話、特に通話時間が最も短い「最新通話」の通話品質をなるべく確保することが望まれる。

上述の非特許文献１に記載されている技術によれば、特に同時通話数が最大となる状況では、通話時間が最も短い最新通話のパケット廃棄率もかなり高くなってしまう。つまり、良好な通話品質が最も望まれる最新通話の通話品質も劣化してしまう。このような観点から、輻輳制御には改善の余地がある。

本発明の１つの目的は、同時通話数が最大となる状況において、通話時間が最も短い最新通話の通話品質の劣化を抑制することができる輻輳制御技術を提供することにある。

第１の観点は、ＩＰ電話システムにおける輻輳制御方法に関連する。
輻輳制御方法は、
複数のＩＰ電話が共用する１本の回線における同時通話数を取得する処理と、
通話時間の長さに応じた通話時間順位を通話毎に取得する処理と、
同時通話数と通話時間順位に基づいて、各通話のパケット廃棄率を制御するパケット廃棄制御処理と
を含む。
パケット廃棄制御処理は、
各通話のパケット廃棄率を所定の第１上限値以下に設定し、
通話時間が長いほどパケット廃棄率を高く設定し、通話時間が短いほどパケット廃棄率を低く設定し、
通話時間が最も短い最新通話のパケット廃棄率を、所定の第１上限値よりも低い所定の第２上限値以下に設定する。

第２の観点は、輻輳制御プログラムに関連する。輻輳制御プログラムは、コンピュータによって実行され、上記の輻輳制御方法をコンピュータに実行させる。輻輳制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。輻輳制御プログラムは、ネットワーク経由で提供されてもよい。

第３の観点は、ＩＰ電話システムにおける輻輳制御装置に関連する。
輻輳制御装置は、情報処理装置を備える。
情報処理装置は、
複数のＩＰ電話が共用する１本の回線における同時通話数を取得する処理と、
通話時間の長さに応じた通話時間順位を通話毎に取得する処理と、
同時通話数と通話時間順位に基づいて、各通話のパケット廃棄率を動的に制御するパケット廃棄制御処理と
を実行するように構成される。
パケット廃棄制御処理において、情報処理装置は、
各通話のパケット廃棄率を所定の第１上限値以下に設定し、
通話時間が長いほどパケット廃棄率を高く設定し、通話時間が短いほどパケット廃棄率を低く設定し、
通話時間が最も短い最新通話のパケット廃棄率を、所定の第１上限値よりも低い所定の第２上限値以下に設定する。

本発明によれば、各通話のパケット廃棄率は所定の第１上限値以下に設定される。また、通話時間が長いほどパケット廃棄率は高く設定され、通話時間が短いほどパケット廃棄率は低く設定される。更に、通話時間が最も短い最新通話のパケット廃棄率は、所定の第１上限値よりも低い所定の第２上限値以下に設定される。従って、同時通話数が最大同時通話数となる状況においても、最新通話の通話品質の劣化を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るＩＰ電話システムの構成例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る輻輳制御装置の配置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る輻輳制御装置の配置の他の例を示すブロック図である。 比較例の場合の通話時間順位とパケット廃棄率との関係を示すテーブルである。 比較例の場合の通話時間順位とパケット廃棄率との関係を示すグラフである。 比較例の場合の回線帯域幅と最新通話のパケット廃棄率との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係るパケット廃棄制御処理の概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係るパケット廃棄制御処理を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係るパケット廃棄制御処理を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係るパケット廃棄制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る通話時間順位とパケット廃棄率との関係の一例を示すテーブルである。 本発明の実施の形態に係る通話時間順位とパケット廃棄率との関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る回線帯域幅と最新通話のパケット廃棄率との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る輻輳制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る基地局側の輻輳制御装置の機能構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る通話管理テーブルの一例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る端末局側の輻輳制御装置の機能構成例を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．ＩＰ電話システム
図１は、本実施の形態に係るＩＰ電話システム１の構成例を示す概略図である。ＩＰ電話システム１は、基地局１０と端末局２０を含んでいる。基地局１０は、地上網２に接続されている。端末局２０は、例えば、地域の防災関係機関、生活関連機関、避難所、等に設置される。基地局１０と端末局２０は、無線の局間回線３あるいは有線の通信網４を介して互いに接続されている。基地局１０と端末局２０は、局間回線３あるいは通信網４を介して互いに通信を行う。端末局２０は、端末局網５に接続されている。このようなＩＰ電話システム１において、例えば、地上網２のユーザと端末局２０のユーザがＩＰ電話によって通話を行う。局間回線３あるいは通信網４の１本の回線は、複数のＩＰ電話（通話）によって共用される。

ＩＰ電話では、リアルタイム性が要求されるため、ＵＤＰ／ＩＰ（User Datagram Protocol/Internet Protocol）が用いられる。ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）とは異なり、ＵＤＰ／ＩＰでは再送制御が行われない。そのため、ＩＰ電話回線の回線容量以上の通話トラヒックが発生した場合、回線容量を超えた分のパケットは廃棄される。例えば、図１に示されるＩＰ電話システム１において、基地局１０と端末局２０との間の局間回線３あるいは通信網４の１本の回線の回線容量以上の通話トラヒックが発生した場合、回線容量を超えた分のパケットが廃棄される。

本実施の形態に係るＩＰ電話システム１は、１本の回線における各通話のパケット廃棄率を動的に制御する。そのために、ＩＰ電話システム１は、輻輳制御装置１００を備えている。輻輳制御装置１００は、ＩＰ電話の通信量を制御する局（例：基地局１０、端末局２０）と関連付けて配置される。

図２は、輻輳制御装置１００の配置の一例を示すブロック図である。図２に示される例では、輻輳制御装置１００－１が基地局１０内に配置されており、輻輳制御装置１００－２が端末局２０内に配置されている。輻輳制御装置１００－１、１００－２の各々は、基地局１０と端末局２０との間のＩＰ電話回線（局間回線３あるいは通信網４）におけるパケット廃棄率を制御する。

図３は、輻輳制御装置１００の配置の他の例を示すブロック図である。図３に示される例では、輻輳制御装置１００－１は、基地局１０と地上網２との間に配置されており、輻輳制御装置１００－２は、端末局２０と「端末局２０のユーザ」との間に配置されている。この場合であっても、輻輳制御装置１００－１、１００－２の各々は、基地局１０と端末局２０との間のＩＰ電話回線（局間回線３あるいは通信網４）におけるパケット廃棄率を制御することができる。

本実施の形態に係る輻輳制御装置１００は、輻輳時、パケット廃棄率を適切に制御しながらパケット廃棄を行う。この処理を、以下、「パケット廃棄制御処理」と呼ぶ。以下、輻輳制御装置１００による「パケット廃棄制御処理」について詳しく説明する。

２．比較例
本実施の形態に係るパケット廃棄制御処理の意義を明らかにするために、まず、比較例について説明する。比較例は、上述の非特許文献１に開示された技術に基づいている。

同時通話数ｊは、ある１本の回線を同時に使用している通話数である。例えば、同時通話数ｊは、局間回線３あるいは通信網４の１本の回線において、ある時間に同時にセッション確立中の通話数である。その１本の回線の回線容量をＢ_Ｌとする。また、１通話アプリが使用する通話アプリ帯域をＢ_Ｖとする。この場合、その１本の回線における全体としてのパケット廃棄率は、次の式（１）で表される。

通話品質の著しい劣化を防止するために、各通話のパケット廃棄率に関して所定の上限値が設定される。この所定の上限値を、以下、「第１上限値Ｐ_Ｂ」と呼ぶ。第１上限値Ｐ_Ｂは、例えば５０％である。第１上限値Ｐ_Ｂは、最低限の通話品質が得られるパケット廃棄率であると言える。各通話のパケット廃棄率の上限値が第１上限値Ｐ_Ｂであるため、１本の回線における全体としてのパケット廃棄率の上限値も第１上限値Ｐ_Ｂである。最大同時通話数ｊｍａｘは、１本の回線における全体としてのパケット廃棄率が第１上限値Ｐ_Ｂ以下となる同時通話数ｊの最大値である。最大同時通話数ｊｍａｘは、次の式（２）で表される。

式（２）の右辺は、床関数であり、引数以下の最大の整数を与える。例えば、Ｂ_Ｌ／Ｂ_Ｖ＝３．４、第１上限値Ｐ_Ｂが５０％である場合、最大同時通話数ｊｍａｘは６である。

通話時間順位ｋは、通話時間の長さを表す順位である。例えば、以下の説明では、通話時間が長いほど通話時間順位ｋは高くなり、通話時間が短いほど通話時間順位ｋは低くなる。ｊ個の通話のうち通話時間が最も長い通話（以下、「第１通話」と呼ぶ）の通話時間順位ｋは１である。ｊ個の通話のうち通話時間が最も短い通話（以下、「最新通話」と呼ぶ）の通話時間順位ｋは、同時通話数ｊと等しい（ｋ＝ｊ）。

通話アプリの総通信量が回線容量Ｂ_Ｌを超えたとき、通話毎にパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋが設定される。各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、同時通話数ｊと各通話の通話時間順位ｋに基づいて設定される。より詳細には、通話時間順位ｋが高いほどパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは高く設定され、通話時間順位ｋが低いほどパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは低く設定される。パケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋが高くなり通話品質が劣化すると、ユーザが通話を終了させる意向が働くことが期待される。すなわち、通話時間が長くなるにつれて、ユーザが通話を終了させる可能性が高くなる。通話時間の長い通話が終了することにより、回線リソースが解放され、他のユーザの通話品質が向上する。また、新規のユーザの通話を受け付けやすくなり、呼損率が低下する。

図４及び図５は、比較例の場合の通話時間順位ｋとパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋとの関係の一例を示している。本例では、Ｂ_Ｌ／Ｂ_Ｖ＝３．４、第１上限値Ｐ_Ｂ＝５０％、最大同時通話数ｊｍａｘ＝６である。同時通話数ｊが１～３の場合、パケット廃棄は発生しない。同時通話数ｊが４以上になると、パケット廃棄制御が行われる。図４及び図５に示されるように、通話時間順位ｋが高いほどパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは高く設定され、通話時間順位ｋが低いほどパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは低く設定される。特に、図５から分かるように、パケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、通話時間順位ｋに対して線形的に変化するように設定されている。言い換えれば、通話時間順位ｋとパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋの関係が正比例になるように、パケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋが設定されている。

比較例の場合のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、次のような数式群で表される。

＜条件Ａの場合＞
条件Ａは、同時通話数ｊが下記式（３）で表されることである。条件Ａの場合、通話アプリの総通信量は回線容量Ｂ_Ｌを超えない。よって、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０である。図４で示された例では、ｊ＝１～３の場合が条件Ａの場合に相当する。

＜条件Ｂの場合＞
条件Ｂは、同時通話数ｊが下記式（４）で表されることである。条件Ｂの場合、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、下記式（５）で表される。条件Ｂの場合、通話時間順位ｋが最も高い第１通話（ｋ＝１）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、第１上限値Ｐ_Ｂ以下である。また、式（５）から分かるように、通話時間順位ｋが最も低い最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０に設定される。図４及び図５で示された例では、ｊ＝４の場合が条件Ｂの場合に相当する。

＜条件Ｅの場合＞
条件Ｅは、同時通話数ｊが下記式（６）で表されることである。条件Ｅの場合、各通話のパケット廃棄率Ｄｊ，ｋは、下記式（７）で表される。式（７）から分かるように、通話時間順位ｋが最も高い第１通話（ｋ＝１）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、第１上限値Ｐ_Ｂである。図４及び図５で示された例では、ｊ＝５，６の場合が条件Ｅの場合に相当する。

次に、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘとなる状況について考える。上記式（７）から、通話時間順位ｋが最も低い最新通話（ｋ＝ｊｍａｘ）のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}は、次の式（８）で表されることが分かる。

図６は、最大同時通話数ｊｍａｘの場合の回線帯域幅（Ｂ_Ｌ／Ｂ_Ｖ）と最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}との関係を示す概念図である。横軸が回線帯域幅Ｂ_Ｌ／Ｂ_Ｖを表し、縦軸が最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}を表している。例えば、回線帯域幅が１．６、２．１、及び２．６の時、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}はそれぞれ４３．３％、４５％、及び４６％になる。すなわち、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}もかなり高くなり、最低限の通話品質に相当する第１上限値Ｐ_Ｂにかなり近づいてしまう。

例えば災害時には、多数のユーザが安否確認だけでも行うことを望むと考えられる。通話時間が長い場合は、必要な情報は既に伝達済みである可能性が高いが、通話時間が短い場合は、その可能性は低い。よって、通話時間が短い通話、特に通話時間が最も短い最新通話の通話品質をなるべく確保することが望まれる。

３．パケット廃棄制御処理
以下、本実施の形態に係る輻輳制御装置１００によるパケット廃棄制御処理について詳しく説明する。本実施の形態に係るパケット廃棄制御処理は、上述の比較例の場合に発生する最新通話の通話品質の劣化を抑制することができる。

３－１．概要
図７は、本実施の形態に係るパケット廃棄制御処理の概要を説明するための概念図である。図７は、通話時間順位ｋと各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋとの関係を示している。本実施の形態においても、輻輳制御装置１００は、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを所定の第１上限値Ｐ_Ｂ以下に設定（制限）する。また、輻輳制御装置１００は、通話時間順位ｋが高いほどパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを高く設定し、通話時間順位ｋが低いほどパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを低く設定する。

更に、輻輳制御装置１００は、比較例の場合と比較して、最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを低く設定する。その代わり、輻輳制御装置１００は、比較例の場合と比較して、通話時間順位ｋが中位の通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを増やす。その結果、通話時間順位ｋに対するパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋの関数は、上に凸となる。

より詳細には、本実施の形態によれば、最新通話の通話品質の劣化を抑制するために、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋに関して、上述の第１上限値Ｐ_Ｂとは異なる上限値が別途設定される。最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋに対する所定の上限値を、以下、「第２上限値Ｐ_Ｃ」と呼ぶ。第２上限値Ｐ_Ｃは、０よりも高く、第１上限値Ｐ_Ｂよりも低い。この所定の第２上限値Ｐ_Ｃが、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを比較例の場合よりも低くする際の目標として用いられる。すなわち、輻輳制御装置１００は、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを、所定の第１上限値Ｐ_Ｂよりも低い所定の第２上限値Ｐ_Ｃ以下に設定（制限）する。

同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘとなる状況においても、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは第２上限値Ｐ_Ｃ以下に設定（制限）される。従って、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘとなる状況においても、最新通話の通話品質の劣化を抑制することが可能となる。

３－２．条件毎のパケット廃棄率の設定例
図８及び図９は、本実施の形態に係るパケット廃棄制御処理を説明するための概念図である。より詳細には、図８及び図９は、条件毎のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋの設定例を示している。

＜条件Ａの場合＞
条件Ａは、同時通話数ｊが上記式（３）で表されることである。条件Ａの場合、通話アプリの総通信量は回線容量Ｂ_Ｌを超えない。よって、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０である。これは、上述の比較例の場合と同じである。

＜条件Ｂの場合＞
条件Ｂは、同時通話数ｊが上記式（４）で表されることである。条件Ｂの場合、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、上記式（５）で表される。条件Ｂの場合、通話時間順位ｋが最も高い第１通話（ｋ＝１）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、第１上限値Ｐ_Ｂ以下である。また、式（５）から分かるように、最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０に設定される。図８に示されるように、パケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、通話時間順位ｋに対して線形的に変化するように設定される。これは、上述の比較例の場合と同じである。

＜条件Ｃの場合＞
条件Ｃは、同時通話数ｊが下記式（９）で表されることである。条件Ｃの場合、比較例による第１通話（ｋ＝１）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは第１上限値Ｐ_Ｂに達し、且つ、比較例による最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０より高く第２上限値Ｐ_Ｃ以下である。この条件Ｃの場合、各通話のパケット廃棄率Ｄｊ，ｋは、下記式（１０）及び（１１）で表される。

式（１０）から分かるように、最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０に設定される。すなわち、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、比較例の場合よりも低く、且つ、第２上限値Ｐ_Ｃよりも低くなる（図９参照）。また、図９に示されるように、通話時間順位ｋに対するパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋの関数は、上に凸である。

＜条件Ｄの場合＞
条件Ｄは、同時通話数ｊが下記式（１２）で表されることである。条件Ｄの場合、比較例による第１通話（ｋ＝１）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは第１上限値Ｐ_Ｂに達し、且つ、比較例による最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは第２上限値Ｐ_Ｃを超える。この条件Ｄの場合、各通話のパケット廃棄率Ｄｊ，ｋは、下記式（１３）及び（１４）で表される。

式（１３）から分かるように、最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは第２上限値Ｐ_Ｃに設定される。すなわち、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、比較例の場合よりも低く、且つ、第２上限値Ｐ_Ｃ以下となる（図９参照）。また、図９に示されるように、通話時間順位ｋに対するパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋの関数は、上に凸である。

このように、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、所定の第２上限値Ｐ_Ｃ以下に設定（制限）される。従って、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘとなる状況においても、最新通話の通話品質の劣化を抑制することが可能となる。

３－３．処理フロー
図１０は、本実施の形態に係るパケット廃棄制御処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、輻輳制御装置１００は、パケットが到着したか判定する。パケットが到着すると（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、輻輳制御装置１００は、同時通話数ｊと各通話の通話時間順位ｋの情報を取得する。

ステップＳ１００において、輻輳制御装置１００は、条件Ａ（式（３）参照）が成立するか否かを判定する。条件Ａが成立する場合（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、輻輳制御装置１００は、パケット廃棄を行わない（ステップＳ１５０）。一方、条件Ａが成立しない場合（ステップＳ１００；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００において、輻輳制御装置１００は、条件Ｂ（式（４）参照）が成立するか否かを判定する。条件Ｂが成立する場合（ステップＳ２００；Ｙｅｓ）、輻輳制御装置１００は、第１パケット廃棄制御を行う（ステップＳ２５０）。具体的には、輻輳制御装置１００は、上記式（５）に従って各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを設定し、そのパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋに従ってパケット廃棄を行う。一方、条件Ｂが成立しない場合（ステップＳ２００；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ３００に進む。

ステップＳ３００において、輻輳制御装置１００は、条件Ｃ（式（９）参照）が成立するか否かを判定する。条件Ｃが成立する場合（ステップＳ３００；Ｙｅｓ）、輻輳制御装置１００は、第２パケット廃棄制御を行う（ステップＳ３５０）。具体的には、輻輳制御装置１００は、上記式（１０）、（１１）に従って各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを設定し、そのパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋに従ってパケット廃棄を行う。一方、条件Ｃが成立しない場合（ステップＳ３００；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ４００に進む。

ステップＳ４００において、輻輳制御装置１００は、条件Ｄ（式（１２）参照）が成立するか否かを判定する。条件Ｄが成立する場合（ステップＳ４００；Ｙｅｓ）、輻輳制御装置１００は、第３パケット廃棄制御を行う（ステップＳ４５０）。具体的には、輻輳制御装置１００は、上記式（１３）、（１４）に従って各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋを設定し、そのパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋに従ってパケット廃棄を行う。一方、条件Ｄが成立しない場合（ステップＳ４００；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ５００に進む。

ステップＳ５００は、新たな通話の確立によって同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘ（式（２）参照）を超える場合に相当する。この場合、輻輳制御装置１００は、新たな通話に対して「呼損処理」を実行する。具体的には、輻輳制御装置１００は、新たな通話のパケット廃棄率を１００％に設定することにより、新たな通話を実質的に呼損とする。これにより、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘ以下に制限される。

３－４．効果
図１１は、本実施の形態に係る通話時間順位ｋとパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋとの関係の一例を示すテーブルである。本例では、回線容量Ｂ_Ｌ＝３４０ｋｂｉｔ／ｓ、通話アプリ帯域Ｂ_Ｖ＝１００ｋｂｉｔ／ｓ、第１上限値Ｐ_Ｂ＝５０％、第２上限値Ｐ_Ｃ＝２５％、最大同時通話数ｊｍａｘ＝６である。同時通話数ｊが１～３の場合は条件Ａの場合に相当し、パケット廃棄は行われない。同時通話数ｊが４の場合は条件Ｂの場合に相当し、第１パケット廃棄制御が行われる。同時通話数ｊが５の場合は条件Ｃの場合に相当し、第２パケット廃棄制御が行われる。同時通話数ｊが６の場合は条件Ｄの場合に相当し、第３パケット廃棄制御が行われる。

図１２は、同時通話数ｊが５、６の場合の通話時間順位ｋとパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋとの関係を示している。図１２には、既出の図４で示された比較例の場合のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋも示されている。同時通話数ｊが５又は６である状態（条件Ｃ及び条件Ｄ）は、比較例の場合の第１通話（ｋ＝１）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋが第１上限値Ｐ_Ｂに達している状態である。図１２に示されるように、本実施の形態によれば、最新通話（ｋ＝ｊ）のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは、比較例の場合よりも低くなる。例えば、同時通話数ｊが５の場合、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは０％であり、これは比較例の場合の１４％よりも低い。また、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘ（＝６）である場合、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ，ｋは２５％（第２上限値Ｐ_Ｃ）であり、これは比較例の場合の３６．７％よりも低い。よって、最新通話の通話品質が比較例の場合よりも向上する。特に、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘとなる状況においても、最新通話の通話品質の劣化が抑制される。

図１３は、最大同時通話数ｊｍａｘの場合の回線帯域幅（Ｂ_Ｌ／Ｂ_Ｖ）と最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}との関係を示す概念図である。図１３には、既出の図６で示された比較例の場合も示されている。比較例の場合、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}が第１上限値Ｐ_Ｂにかなり近づいてしまう状況も存在した。一方、本実施の形態によれば、最新通話のパケット廃棄率Ｄ_{ｊｍａｘ，ｊｍａｘ}は、第２上限値Ｐ_Ｃ以下に設定（制限）される。従って、同時通話数ｊが最大同時通話数ｊｍａｘとなる状況においても、最新通話の通話品質の劣化を抑制することが可能となる。

例えば災害時には、多数のユーザが安否確認だけでも行うことを望むと考えられる。通話時間が長い場合は、必要な情報は既に伝達済みである可能性が高いが、通話時間が短い場合は、その可能性は低い。本実施の形態によれば、最新通話の通信品質の劣化が抑制されるため、安否確認等の重要な情報を良好に伝えることができる。その後、通話時間が長くなり、通話品質が低下すると、ユーザが通話を終了させることが期待される。通話時間の長い通話が終了することにより、回線リソースが解放され、他のユーザの通話品質が向上する。また、新規のユーザの通話を受け付けやすくなり、呼損率が低下する。

４．輻輳制御装置の構成例
図１４は、本実施の形態に係る輻輳制御装置１００の構成例を示すブロック図である。輻輳制御装置１００は、受信インタフェース１１０、送信インタフェース１２０、及び情報処理装置１３０を備えている。受信インタフェース１１０は、外部からパケットを受信する。送信インタフェース１２０は、外部にパケットを送信する。

情報処理装置１３０は、各種情報処理を行う。例えば、情報処理装置１３０は、プロセッサ１３１と記憶装置１３２を含んでいる。プロセッサ１３１は、各種情報処理を行う。例えば、プロセッサ１３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでいる。記憶装置１３２には、プロセッサ１３１による処理に必要な各種情報が格納される。記憶装置１３２としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、等が例示される。

輻輳制御プログラムＰＲＯＧは、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラムである。プロセッサ１３１が輻輳制御プログラムＰＲＯＧを実行することによって、情報処理装置１３０の機能が実現される。輻輳制御プログラムＰＲＯＧは、記憶装置１３２に格納される。輻輳制御プログラムＰＲＯＧは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。輻輳制御プログラムＰＲＯＧは、ネットワーク経由で提供されてもよい。

情報処理装置１３０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

図１５は、基地局１０側の輻輳制御装置１００－１の機能構成例を示すブロック図である。輻輳制御装置１００－１は、受信インタフェース１１０－Ａ、送信インタフェース１２０－Ａ、受信インタフェース１１０－Ｂ、及び送信インタフェース１２０－Ｂを含んでいる。受信インタフェース１１０－Ａは、地上網２からパケットを受信する。送信インタフェース１２０－Ａは、局間回線３あるいは通信網４にパケットを送信する。受信インタフェース１１０－Ｂは、局間回線３あるいは通信網４からパケットを受信する。送信インタフェース１２０－Ｂは、地上網２にパケットを送信する。

輻輳制御装置１００－１は、更に、信号解析部１５０、通話管理部１６０、及びパケット送信制御部１７０を含んでいる。これら信号解析部１５０、通話管理部１６０、及びパケット送信制御部１７０は、情報処理装置１３０によって実現される。

信号解析部１５０は、受信インタフェース１１０－Ａから受信パケットを受け取る。信号解析部１５０は、受信パケットを解析し、受信パケットに関する情報を取得する。具体的には、信号解析部１５０は、受信パケットの送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先アドレス、及び宛先ポート番号を取得する。また、信号解析部１５０は、受信パケットが通話開始、通話終了、それ以外のいずれのためのものか判定する。信号解析部１５０は、送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先アドレス、宛先ポート番号、及び分類（通話開始、通話終了、それ以外）を示す解析結果情報を通話管理部１６０に通知する。

通話管理部１６０は、輻輳制御装置１００が扱っている各通話を管理する。各通話は、送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先アドレス、及び宛先ポート番号の組み合わせによって定義される。通話管理部１６０は、信号解析部１５０から解析結果情報を受け取り、解析結果情報に基づいて通話管理テーブル２００を生成、更新する。

図１６は、通話管理テーブル２００の一例を示す概念図である。通話管理テーブル２００は、通話毎にエントリを有している。各エントリは、通話ＩＤ、送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先アドレス、宛先ポート番号、及び通話開始時刻を含んでいる。

受信パケットの分類が「通話開始」である場合、通話管理部１６０は、新たな通話に関するエントリを作成する。新たな通話に関する送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先アドレス、及び宛先ポート番号の組み合わせは、解析結果情報から得られる。通話管理部１６０は、新たな通話に通話ＩＤを付与する。更に、通話管理部１６０は、現在時刻を、新たな通話の通話開始時刻として登録する。

受信パケットの分類が「通話終了」である場合、通話管理部１６０は、当該通話に関するエントリを削除する。

信号解析部１５０は、受信パケットを受け取ると、通話管理部１６０に、同時通話数ｊと各通話の通話時間順位ｋを問い合わせる。通話管理部１６０は、通話管理テーブル２００を参照して、同時通話数ｊと各通話の通話時間順位ｋを取得する。このとき、通話時間は、現在時刻と通話開始時刻から算出することができる。通話時間が長くなるほど、通話時間順位ｋは高くなる。通話管理部１６０は、同時通話数ｊと各通話の通話時間順位ｋを信号解析部１５０に通知する。

信号解析部１５０のパケット廃棄率決定部１５５は、同時通話数ｊと各通話の通話時間順位ｋに基づいて、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ,ｋを決定する。そして、信号解析部１５０は、各通話のパケット廃棄率Ｄ_ｊ,ｋをパケット送信制御部１７０に通知する。

尚、呼損処理を実行する場合、パケット廃棄率決定部１５５は、新たな通話のパケット廃棄率を１００％に設定する。信号解析部１５０は、新たな通話に対する呼損処理の実行を通話管理部１６０に通知する。通話管理部１６０は、新たな通話に関するエントリを通話管理テーブル２００から削除する。

パケット送信制御部１７０は、受信インタフェース１１０－Ａから受信パケットを受け取る。パケット送信制御部１７０は、信号解析部１５０から通知されたパケット廃棄率Ｄ_ｊ,ｋに従って、パケット廃棄を適宜行う。そして、パケット送信制御部１７０は、廃棄しなかったパケットを、送信インタフェース１２０－Ａを介して送信する。

図１７は、端末局２０側の輻輳制御装置１００－２の機能構成例を示すブロック図である。輻輳制御装置１００－２の構成は、図１５で示された輻輳制御装置１００－１の構成と同様である。但し、受信インタフェース１１０－Ａは、端末局網５からパケットを受信し、送信インタフェース１２０－Ｂは、端末局網５にパケットを送信する。信号解析部１５０、通話管理部１６０、及びパケット送信制御部１７０の機能は、図１５で示された輻輳制御装置１００－１の場合と同様である。

１…ＩＰ電話システム， ２…地上網， ３…局間回線， ４…通信網， ５…端末局網， １０…基地局， ２０…端末局， １００…輻輳制御装置， １１０…受信インタフェース， １２０…送信インタフェース， １３０…情報処理装置， １３１…プロセッサ， １３２…記憶装置， １５０…信号解析部， １５５…パケット廃棄率決定部， １６０…通話管理部， １７０…パケット送信制御部， ２００…通話管理テーブル， ＰＲＯＧ…輻輳制御プログラム

Claims (8)

1. ＩＰ（Internet Protocol）電話システムにおける輻輳制御方法であって、
   複数のＩＰ電話が共用する１本の回線における同時通話数を取得する処理と、
   通話時間の長さに応じた通話時間順位を通話毎に取得する処理と、
   前記同時通話数と前記通話時間順位に基づいて、各通話のパケット廃棄率を制御するパケット廃棄制御処理と
   を含み、
   前記パケット廃棄制御処理は、
   各通話の前記パケット廃棄率を所定の第１上限値以下に設定し、
   前記通話時間が長いほど前記パケット廃棄率を高く設定し、前記通話時間が短いほど前記パケット廃棄率を低く設定し、
   前記通話時間が最も短い最新通話の前記パケット廃棄率を、前記所定の第１上限値よりも低い所定の第２上限値以下に設定する
   輻輳制御方法。
2. 請求項１に記載の輻輳制御方法であって、
   比較手法は、各通話の前記パケット廃棄率を前記所定の第１上限値以下に設定し、前記通話時間が長いほど前記パケット廃棄率を高く設定し、前記通話時間が短いほど前記パケット廃棄率を低く設定し、更に、前記通話時間順位に対して線形的に変化するように前記パケット廃棄率を設定し、
   第１通話は、前記通話時間が最も長い通話であり、
   第１状態は、前記比較手法の場合の前記第１通話の前記パケット廃棄率が前記所定の第１上限値に達する状態であり、
   前記第１状態において、前記パケット廃棄制御処理は、前記最新通話の前記パケット廃棄率を前記比較手法の場合よりも低く設定する
   輻輳制御方法。
3. 請求項２に記載の輻輳制御方法であって、
   前記第１状態において、前記通話時間順位に対する前記パケット廃棄率の関数は上に凸である
   輻輳制御方法。
4. 請求項２に記載の輻輳制御方法であって、
   前記第１状態において、前記比較手法による前記最新通話の前記パケット廃棄率が０より高く前記所定の第２上限値以下である場合、前記パケット廃棄制御処理は、前記最新通話の前記パケット廃棄率を０に設定する
   輻輳制御方法。
5. 請求項２に記載の輻輳制御方法であって、
   前記第１状態において、前記比較手法による前記最新通話の前記パケット廃棄率が前記所定の第２上限値を超える場合、前記パケット廃棄制御処理は、前記最新通話の前記パケット廃棄率を前記所定の第２上限値に設定する
   輻輳制御方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の輻輳制御方法であって、
   更に、新たな通話の確立によって前記同時通話数が最大同時通話数を超える場合、前記新たな通話の前記パケット廃棄率を１００％に設定する呼損処理を含む
   輻輳制御方法。
7. コンピュータによって実行され、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の輻輳制御方法を前記コンピュータに実行させる輻輳制御プログラム。
8. ＩＰ（Internet Protocol）電話システムにおける輻輳制御装置であって、
   情報処理装置を備え、
   前記情報処理装置は、
   複数のＩＰ電話が共用する１本の回線における同時通話数を取得する処理と、
   通話時間の長さに応じた通話時間順位を通話毎に取得する処理と、
   前記同時通話数と前記通話時間順位に基づいて、各通話のパケット廃棄率を制御するパケット廃棄制御処理と
   を実行するように構成され、
   前記パケット廃棄制御処理において、前記情報処理装置は、
   各通話の前記パケット廃棄率を所定の第１上限値以下に設定し、
   前記通話時間が長いほど前記パケット廃棄率を高く設定し、前記通話時間が短いほど前記パケット廃棄率を低く設定し、
   前記通話時間が最も短い最新通話の前記パケット廃棄率を、前記所定の第１上限値よりも低い所定の第２上限値以下に設定する
   輻輳制御装置。

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