JPH05344123A - ゲートウェイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 音声情報や映像情報その他の即時連続系情報
を扱う端末を収容したＬＡＮ間を相互接続するゲートウ
ェイ装置に関し、即時連続系情報をパケット伝送する際
に、遅延やパケット廃棄を回避して伝送品質の劣化を最
小限に抑え、音声あるいは映像による安定した通信を可
能にすることを目的とする。 【構成】 遅延および廃棄条件が厳しい即時連続系パケ
ットを発生する端末が行う通信開始要求呼に対して、単
位時間当たりのパケット処理能力とその時点における処
理量から即時連続系パケットの処理に必要な伝送帯域を
割り当てる呼設定手段と、呼設定手段で確保された伝送
帯域内で即時連続系パケットをデータ通信系パケットに
対して優先的に処理するパケット処理量制御手段とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声情報や映像情報そ
の他の即時連続系情報を扱う端末を収容したローカルエ
リアネットワーク（以下、「ＬＡＮ」という。）間を相
互接続するゲートウェイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＡＮは、従来から計算機間でデータを
遣り取りするネットワークとして発達してきた。代表的
なＬＡＮとして、イーサネット（Ethernet）やトークン
リング（Token Ring）が広く普及しているが、さらに高
速なＦＤＤＩの利用も始まっている。ＬＡＮがこのよう
なデータ通信に使われてきた背景には、データ通信が公
衆網に対して呼設定を行ってから通信を開始するような
回線交換的なものではなく、通信要求が出るたびにデー
タをパケット化し、相手と自分のアドレスを付加してデ
ータグラム伝送を行うパケット交換的なものに適してい
たからである。

【０００３】ＬＡＮは、このようにデータ通信を行う計
算機ネットワークとして発達してきたが、近年音声や映
像もＬＡＮを介して伝送したいという要求が出てきた。
これは、音声情報および映像情報の高圧縮符号化技術に
より、従来から利用されているＬＡＮの伝送帯域で十分
に伝送可能となってきたからである。音声情報や映像情
報その他の即時連続系情報の通信は、データ通信と異な
った側面をもち、端末間で呼の設定から切断までの間
に、連続的にトラヒックが発生し、しかもそのトラヒッ
クは厳しい遅延条件が課せられている。

【０００４】ゲートウェイ装置はこのようなＬＡＮを相
互に接続するものであり、その利用形態を図３に示す。
図３(1) において、ゲートウェイ装置３０は、映像端末
３１その他を収容してＬＡＮを構成するネットワークＡ
３２と、映像端末３３その他を収容してＬＡＮを構成す
るネットワークＢ３４を相互に接続し、異なるネットワ
ークに存在する映像端末３１，３３の間に跨がって伝送
されるパケットの橋渡しを行い、通信を可能にしてい
る。

【０００５】また、図３(2) に示すように、ゲートウェ
イ装置３０₁ ，３０₂ に公衆網または専用線３５を利用
することにより、ＬＡＮ間の接続は遠距離でも可能にな
っている。さらに、相互接続を広げていけば、複数のＬ
ＡＮを１つのネットワークとして利用することも可能に
なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＬＡＮにお
けるネットワークへのトラヒック制御は、各端末とＬＡ
Ｎ間を接続するゲートウェイ装置に任されており、特に
ゲートウェイ装置では高負荷時のバッファ溢れによるパ
ケット廃棄が許容されている。また、ゲートウェイ装置
では、パケット廃棄が発生した場合にその旨を送信側端
末に伝えるのみでよいとされている。したがって、ゲー
トウェイ装置により多段接続されているＬＡＮを利用す
る場合には、ネットワークの伝送帯域はゲートウェイ装
置におけるパケット転送処理能力に大きく依存すること
になる。

【０００７】一方、音声情報や映像情報その他の即時連
続系情報を伝送するパケット伝送では、ＬＡＮのような
呼やチャネルの概念がなく継続的に帯域確保ができない
通信系においては、ネットワークの状況に応じて遅延が
増大したりパケットが廃棄されたりして伝送品質が劣化
するなど、不安定な通信となってしまう可能性があっ
た。したがって、即時連続系情報のパケット伝送では、
遅延を極力抑えかつパケット廃棄を避ける手立てが不可
欠であった。

【０００８】本発明は、ゲートウェイ装置によって多段
接続されたＬＡＮを介して音声情報や映像情報その他の
即時連続系情報をパケット伝送する際に、遅延やパケッ
ト廃棄を回避して伝送品質の劣化を最小限に抑え、音声
あるいは映像による安定した通信を可能にするゲートウ
ェイ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のゲートウェイ装
置は、端末側の要求に従って仮想的な呼設定および帯域
確保を行い、確保された伝送帯域内で即時連続系パケッ
トを優先的に処理して遅延および廃棄を最小限に抑える
構成をとる。

【００１０】すなわち、遅延および廃棄条件が厳しい即
時連続系パケットを発生する端末が行う通信開始要求呼
に対して、単位時間当たりのパケット処理能力とその時
点における処理量から即時連続系パケットの処理に必要
な伝送帯域を割り当てる呼設定手段と、呼設定手段で確
保された伝送帯域内で即時連続系パケットをデータ通信
系パケットに対して優先的に処理するパケット処理量制
御手段とを備えて構成する。

【００１１】

【作用】本発明のゲートウェイ装置は、データ通信系パ
ケット用と即時連続系パケット用のバッファを持ち、ま
たＬＡＮ間の接続を行う際に単位時間当たりのパケット
処理能力とその時点における処理数を常に把握し、各パ
ケットについて処理量制御を行う。このとき、即時連続
系パケットの処理では、呼ごとに単位時間当たり転送さ
れるパケットの上限によって利用できる伝送帯域を制限
する。

【００１２】即時連続系パケットを発生する端末は、呼
を設定する際にゲートウェイ装置に対して利用できる帯
域を問い合わせ、必要な帯域の割り当てを受けてから伝
送を開始する。ゲートウェイ装置は、端末からの通信開
始要求呼に応じて、現在の処理量から即時連続系パケッ
トの処理に割り当て可能な伝送帯域を算出し、必要帯域
が確保できる場合に呼を設定する。

【００１３】呼が一旦設定されると、即時連続系パケッ
トはデータ通信系パケットにより優先的に処理され、遅
延および廃棄が最小限に抑えられる。この２種類のパケ
ットはバッファに蓄積されており、データ通信系パケッ
トは即時連続系パケットが処理される合間に処理され
る。また、ゲートウェイ装置で過負荷状態になってバッ
ファ溢れを起こす場合には、データ通信系パケットから
順に廃棄し、その旨を送信側端末に通知する。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明のゲートウェイ装置の基本構
成を示すブロック図である。なお、音声情報や映像情報
その他の即時連続系情報を扱う端末として、ここでは映
像端末を例にして説明する。

【００１５】図において、映像端末１１その他を収容し
てＬＡＮを構成するネットワークＡ１２と、映像端末１
３その他を収容してＬＡＮを構成するネットワークＢ１
４は、本発明によるゲートウェイ装置１５を介して相互
に接続される。ゲートウェイ装置１５は、ネットワーク
Ａ１２からネットワークＢ１４に向かうパケットａの転
送処理を行うパケット転送部１６と、ネットワークＢ１
４からネットワークＡ１２に向かうパケットｂの転送処
理を行うパケット転送部１７と、各ネットワークの監視
ｃ，ｄによって伝送可能帯域モニタを行うとともに各パ
ケット転送部１６，１７からの状態通知を用いて呼設定
を行う共通制御部１８とにより構成される。

【００１６】なお、ゲートウェイ装置１５の伝送可能帯
域は、橋渡しを行う各ネットワークの伝送帯域、その時
点におけるネットワークの混み具合、およびゲートウェ
イ装置自身の単位時間当たりの最大パケット転送処理能
力によって決定される。

【００１７】以下、図１に示すゲートウェイ装置の実施
例構成および処理内容について、図２を参照して説明す
る。なお、ここでは、映像端末１１と映像端末１３との
間の映像通信において、ネットワークＡ１２からネット
ワークＢ１４へのパケット転送処理について説明する
が、反対方向のパケット転送処理についても同様であ
る。

【００１８】まず、映像端末１１が映像端末１３と映像
通信を開始する際に、ゲートウェイ装置１５を経由しな
ければならない場合には、ゲートウェイ装置１５に対し
て即時連続系の呼設定を要求する。すなわち、呼の必要
帯域と相手側のアドレスを呼設定パケットで通知して必
要帯域の割り当て許可を願い出る。

【００１９】ゲートウェイ装置１５の共通制御部１８で
は、伝送可能帯域モニタ２１が処理対象のネットワーク
の監視ｃ，ｄによって得られた値から定期的に現在利用
可能な伝送帯域を割り出す。一方、ネットワークＡ１２
から入力するパケットの中から呼設定パケットｅを呼設
定パケット分別機能２２によって選びだして呼設定制御
部２３に渡す。呼設定制御部２３は、伝送可能帯域モニ
タ２１からの通知ｆと、バッファ管理部２４からの処理
状況通知ｇとを用いて、呼設定パケットｅが要求する必
要帯域の割り当てが可能か否かを判断する。映像通信の
ように即時連続系の通信に伝送帯域を割り当てるという
ことは、データ通信系として使われている帯域の一部を
即時連続系に分け与えることである。判断された結果
は、即座に映像端末１１に対して呼設定確認パケットｈ
として返される。映像端末１１では、その呼設定確認パ
ケットｈによって割り当て不可が通知された場合には、
必要帯域を縮小するなどの措置をして再確保の要求を出
すか、要求自体を諦める。

【００２０】呼設定制御部２３が割り当て可と判断した
場合には呼が成立できたものとし、呼設定制御部２３内
の帯域管理テーブル２５を更新し、その結果ｉをバッフ
ァ管理部２４に通知する。また、以後呼の切断要求が出
されるまでの間は、呼設定要求があった映像端末間１
１，１３のパケットを即時連続系のパケットとして扱
う。映像端末１１から映像端末１３への転送パケットａ
は、ゲートウェイ装置１５を通過する際に、パケット種
別分別機能２６によってデータ通信系パケットｊと即時
連続系パケットｋに分けられ、それぞれデータ通信系バ
ッファ２７と即時連続系バッファ２８に格納される。各
バッファ内のパケットの通過は、バッファ管理部２４か
ら送られてくるゲート開閉通知ｍ，ｎによって制御され
る。即時連続系バッファ２８のゲート開閉は、単位時間
に通過できる即時連続系パケットｋの数を割り当てられ
ている帯域から算出し、その値によって制御される。ま
た、単位時間内においては、即時連続系パケットｋから
優先的に送出されていき、その処理後にデータ通信系パ
ケットｊの送出に移る。

【００２１】バッファ使用量およびバッファ溢れによる
パケット廃棄の発生については、逐次バッファ管理部２
４に状態通知ｐ，ｑとして伝えられる。また、バッファ
溢れによるパケット廃棄の情報は、バッファ管理部２４
から呼設定制御部２３に処理状況通知ｇとして伝えら
れ、該当端末にその旨をパケット廃棄通知パケットｒと
して知らされる。

【００２２】映像端末１１が通信を終了して呼の切断を
行うときは、帯域確保の手順と同様に経由するゲートウ
ェイ装置１５に対して帯域解放の要求を呼設定パケット
ｅとして発生する。帯域解放の要求を受けたゲートウェ
イ装置１５の共通制御部１８では、呼設定制御部２３で
要求があった映像端末間に割り当てていた伝送帯域を解
放し、その帯域管理テーブル２５を更新する。これは、
結果的にデータ通信系の伝送帯域を増やすことになる。

【００２３】また、映像端末１１，１３が呼設定を行う
前に、ゲートウェイ装置１５および接続されているネッ
トワークＡ１２，ネットワークＢ１４の伝送帯域と処理
状況は、呼設定制御部２３に対して呼設定パケットｅお
よび呼設定確認パケットｈを利用することにより、端末
側からモニタすることができる。また、呼設定後にネッ
トワークの大きな変化によって即時連続系パケットｋの
廃棄が発生した際には、ゲートウェイ装置１５の呼設定
制御部２３から端末側に帯域割り当ての変更要請を出す
ことにより、ダイナミックな帯域割り当て制御を可能に
することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のゲートウ
ェイ装置は、音声パケットや映像パケットのように遅延
や廃棄条件が厳しい即時連続系パケットの処理に必要な
伝送帯域を割り当て、データ通信系パケットに対して優
先的に処理にすることにより、即時連続系パケットに対
して利用帯域保証を行うことができる。したがって、即
時連続系パケットを伝送する際には遅延や廃棄が少なく
なり、品質のよい安定した音声通信あるいは映像通信を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲートウェイ装置の基本構成を示すブ
ロック図。

【図２】本発明のゲートウェイ装置の実施例構成および
処理内容について説明する図。

【図３】ゲートウェイ装置の利用形態を示す図。

【符号の説明】

１１，１３ 映像端末 １２ ネットワークＡ １４ ネットワークＢ １５ ゲートウェイ装置 １６，１７ パケット転送部 １８ 共通制御部 ２１ 伝送可能帯域モニタ ２２ 呼設定パケット分別機能 ２３ 呼設定制御部 ２４ バッファ管理部 ２５ 帯域管理テーブル ２６ パケット種別分別機能 ２７ データ通信系バッファ ２８ 即時連続系バッファ ３０ ゲートウェイ装置 ３１，３３ 映像端末 ３２ ネットワークＡ ３４ ネットワークＢ ３５ 公衆網または専用線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 釜江 尚彦 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローカルエリアネットワーク間を相互に
   接続するゲートウェイ装置において、 遅延および廃棄条件が厳しい即時連続系パケットを発生
   する端末が行う通信開始要求呼に対して、単位時間当た
   りのパケット処理能力とその時点における処理量から即
   時連続系パケットの処理に必要な伝送帯域を割り当てる
   呼設定手段と、 前記呼設定手段で確保された伝送帯域内で即時連続系パ
   ケットをデータ通信系パケットに対して優先的に処理す
   るパケット処理量制御手段とを備えたことを特徴とする
   ゲートウェイ装置。