JPWO2014142295A1 - メディア通信システム、ビットレート制御方法及びコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有し、ビットレート制御装置は、セッション制御装置と中継装置のいずれか一方または両方から取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、優先度に応じてセッションのビットレートを制御する。

Description

本発明は、メディア通信システム、ビットレート制御方法及びコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体に係わり、特にネットワーク上で音声通話などのメディア通信を行う場合に、ネットワークの輻輳状態に応じて音声の品質（ビットレート）を制御可能なメディア通信システム、ビットレート制御方法及びコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体に関する。

従来、音声通話では、通話する端末間に伝送路を設定し固定的に帯域を割り当てる回線交換方式が利用されてきた。一方、企業内の内線電話網やインターネット向けサービスでは、パケット通信網上で音声通話を行うＶｏＩＰ（Voice over IP）技術が利用されている。通信キャリアが提供する音声通話サービスでもＶｏＩＰ技術が用いられるようになってきており、ＬＴＥ（Long Term Evolution）ではパケット通信で音声通話を行うＶｏＬＴＥ（Voice over LTE）が規格化されている。

パケット通信網は、回線交換方式と異なり帯域を占有しないため、通話の集中時などにネットワークの容量を溢れたパケットが廃棄され、音質が劣化する場合がある。

特許文献１には、ネットワーク混雑時に輻輳を回避する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術では、呼設定サーバからエッジルータまたは中継装置に輻輳制御通知を行い、輻輳制御通知を受け取ったエッジルータまたは中継装置で、圧縮レートを変更することで、コアネットワークの輻輳を回避することの記載がある。

その他、本願発明に関連する技術を開示するものとして、特許文献２−６がある。特許文献２には、パケットバッファからＩＰネットワークへの出力量をトークンパケット内のトークン量に応じて制御して回線識別子毎にパケット通信ネットワークへのパケットの出力レート調整を行うことの記載がある。

特許文献３には、コンテンツを識別するコンテンツ識別部から転送されたコンテンツを、帯域設定部で割り当てられた帯域で伝送可能なビットレートに変更する中継機器の記載がある。

特許文献４には、通話中の呼の品質の劣化が起こるような場合において、既に確立されている音声セッションの中から確率的にある比率で抽出されたセッションのみのパケットの優先順位を下げることの記載がある。

特許文献５には、光ファイバなどの専用回線を用いて動画像データや音データを双方向にやりとりするマルチメディア通信システムの記載がある。

特許文献６には、エッジルータ、中継装置のいずれか一方又は両方が、ネットワークの輻輳状態に対応した圧縮ルートで、音声パケットに対するエンコード及びデコードの処理を変更することの記載がある。

特許第４２２８３１３号 特開２００６−２７９７８４号 特開２００６−１６６０６６号 特開２００３−２４４２２５号 特開２０００−０６９０８１号 特開２００６−３０４０２８号

しかしながら、上記特許文献１では、以下の課題がある。

第１の課題は輻輳時の優先制御が行えないことである。特許文献１では、輻輳を検知したセッションあるいは中継機器を通過する全セッションのビットレートを低下させる。そのため、緊急通報のみビットレートを下げないといったサービス提供者のポリシに基づいたビットレートの制御が行えない。

第２の課題は、エッジルータや中継装置の負荷が増加することである。エッジルータや中継装置は、主にパケット転送を行うための装置である。一般的には、コーデック変換はパケット転送に比べて数十から数百倍以上の負荷になる。そのため、輻輳時の大量のセッションに対してコーデック変換を行うためには、中継装置の処理性能を大幅に向上させることが求められる。

本発明の典型的(exemplary)な目的は、サービス提供者のポリシに従うことができ、また、エッジルータや中継装置の負荷を増加させずにビットレート制御を行うことが可能なメディア品質制御システム、ビットレート制御方法及びプログラムを提供することである。

本発明の典型的(exemplary)な第１の観点によれば、それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記セッション制御装置と前記中継装置との少なくとも一方から取得した情報を用いて前記メディア通信のセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御するビットレート制御装置と、を有するメディア通信システムが提供される。

本発明の典型的(exemplary)な第２の観点によれば、それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有するメディア通信システムのビットレート制御方法であって、前記ビットレート制御装置は、前記セッション制御装置と前記中継装置の少なくとも一方から取得し、取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御するビットレート制御方法が提供される。

本発明の典型的(exemplary)な第３の観点によれば、それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有するメディア通信システムの該ビットレート制御装置として機能するコンピュータに、前記セッション制御装置と前記中継装置の少なくとも一方から取得する処理と、取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御する処理とを実行させるためのプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な情報記録媒体が提供される。

本発明の典型的(exemplary)な効果は、輻輳時の優先制御が行えることである。その理由は、セッション制御装置と中継装置とのいずれか一方または両方から取得した情報を用いて優先度を算出し、優先度に応じてビットレートを制御できるからである。

第１の実施の形態の構成図である。 第１の実施の形態におけるビットレート制御装置の構成図である。 第１の実施の形態における中継装置の構成図である。 第１の実施の形態における端末の登録シーケンス図である。 第１の実施の形態における通話開始時のシーケンス図である。 第１の実施の形態におけるビットレート制御のシーケンス図である。 第２の実施の形態の構成図である。 第２の実施の形態におけるビットレート制御装置１の構成図である。 第２の実施の形態におけるビットレート制御のシーケンス図である。 実施例１におけるセッション制御装置のテーブル（１）を示す図である。 実施例１におけるセッション制御装置のテーブル（２）を示す図である。 実施例２における優先度算出方法の例を示す図である。

以下、本発明の典型的(exemplary)な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
［構成の説明］
図１を参照すると、本実施の形態は、各音声セッションのビットレートを決定するビットレート制御装置(bit rate controller)１と、音声通話の呼制御を行うセッション制御装置(session controller)２と、音声パケットを中継する中継装置３−１〜３−３と、音声通話を行う端末４−１〜４−２ｎ（ｎは正整数,2nはnの倍数である）と、から構成される。ここで、ビットレートとは、単位時間あたりに何ビットのデータが処理あるいは送受信されるかを示す値である。端末４−１〜４−２ｎは情報機器となる。ビットレート制御装置１とセッション制御装置２と中継装置３−１〜３−３とは、制御情報用ネットワーク５を介して接続されており、各端末は中継装置３−１〜３−３を介してセッション制御装置２と他の端末と接続可能になっている。例えば端末４−１は中継装置３−１〜３−３を介してセッション制御装置２と他の端末４−２〜４−２ｎと接続可能になっている。中継装置は図１では３個示されているが、１個、２個又は４個以上であってもよい。端末も図４では２ｎ個（ｎは正整数、２ｎはｎの倍数）示されているが２個以上の任意の台数が許容され、奇数個であってもよい。

ビットレート制御装置１は、セッション制御装置２から各音声セッションに関する情報を、中継装置３−１〜３−３から各中継装置の混雑状況を取得し、その情報をもとに各セッションのビットレートを決定し、中継装置３−１〜３−３へビットレート変更の指示を送信する。

図２はビットレート制御装置１の構成図である。ビットレート制御装置１は、セッション制御装置２から各音声セッションに関する情報を取得するセッション情報取得部１１と、中継装置３−１〜３−３からネットワークの混雑状況を取得する中継装置状態取得部１２と、セッション情報取得部１１と中継装置情報取得部１２から取得した情報をもとに各セッションのビットレートを算出するビットレート算出部１３と、ビットレート算出部１３で算出した各セッションのビットレートを中継装置３−１、３−３へ送信するビットレート指示部１４から構成される。

セッション制御装置２は、端末４−１〜４−２ｎの各端末のＩＤとネットワークアドレスの対応を記憶しており、端末４−１〜４−２ｎのいずれかからの通話開始リクエストを受信すると、通話先端末のネットワークアドレスを特定し、呼び出しを行う。また、ビットレート制御装置１からの問い合わせに対して、通話に関する各種情報を通知する機能を持つ。

中継装置３−１〜３−３は、セッション制御装置２と端末４−１〜４−２ｎとの間、端末４−１〜４−２ｎにおける端末間などのパケットを中継する装置である。また、中継装置３−１〜３−３のそれぞれは、他の中継装置や接続される端末との間のリンクの状態を取得し、ビットレート制御装置１へ通知する機能と、ビットレート制御装置１の指示に基づいて端末に対して音声ビットレートを指示する機能を持つ。例えば、中継装置３−１は中継装置３−１と端末４−１〜４−ｎとの間のリンクの状態、及び中継装置３−１と中継装置３−２との間のリンクの状態を取得し、ビットレート制御装置１へ通知する機能と、ビットレート制御装置１の指示に基づいて端末４−１〜４−ｎに対して音声ビットレートを指示する機能を持つ。

図３は中継装置３−１の構成図である。中継装置３−１は、端末４−１〜４−ｎと通信する通信部３１−１と、他の中継装置３−２と通信する通信部３１−２と、通信部３１−１及び３１−２で受信したパケットの宛先アドレスを元に送信する通信部を決定してパケットを転送するルーティング部３２と、接続先の端末４−１〜４−ｎとの通信状態を取得する通信状態取得部３３−１と、接続先の中継装置３−２との通信状態を取得する通信状態取得部３３−２とを備える。また中継装置３−１は、通信状態取得部３３−１、３３−２で取得した情報をビットレート制御装置１へ送信する通信状態送信部３４と、ビットレート制御装置１からビットレートの指示を受信するビットレート指示受信部３５と、ビットレート指示受信部３５で受信したビットレート指示をルーティング部３２を介して各端末へ通知するビットレート変更指示部３６とを備える。ルーティング部３２は通信部３１−１を介して端末４−１〜４−ｎへビットレート指示を通知する。通信状態取得部３３−１、３３−２はそれぞれ通信部３１−１、３１−２に対応して存在する。中継装置の構成例として中継装置３−１を取り上げて説明したが、中継装置３−２、３−３も同様な構成である。中継装置３−２の通信部３１−１は中継装置３−１と接続し、通信部３１−２は中継装置３−３と接続している。中継装置３−３の通信部３１−１は中継装置３−２と接続し、通信部３１−２は端末４−（ｎ＋１）〜４−（２ｎ）と接続している。また、図３では通信部を２個記載しているが、１個又は３個以上の任意の数であってもよい。通信部が１個又は３個以上の場合も、通信状態取得部は各通信部に対応して１つずつ設けられる。通信部が１個の場合、通信部から受信したパケットは、ルーティング部３２で同一の通信部へ折り返されることになる。

端末４−１〜４−２ｎは、それぞれ音声通話機能を持つ端末であり、ネットワークに接続された際の認証に必要なＩＤ情報を保持している。
［動作の説明］
次に第１の実施の形態の動作を説明する。

図４は、端末がネットワークに接続された際の動作を説明するシーケンス図である。図４では、端末４−１と中継装置３−１との接続を取り上げて説明する。端末４−１がネットワークに接続されると（ステップＳ４１）、端末４−１から中継装置３−１へネットワークアドレス要求が出され、中継装置３−１からネットワークアドレスが付与される（ステップＳ４２、Ｓ４３）。端末４−１は、ネットワークアドレスが付与された後、予め保持しているＩＤ情報とネットワークアドレスを含む登録要求メッセージをセッション制御装置２へ送信し、セッション制御装置２で登録されると、セッション制御装置２が端末４−１へ登録完了通知を送信することで通話が可能となる（ステップＳ４４からＳ４６）。

次に、端末間での音声通話開始時の動作を図５のシーケンス図を参照して説明する。ここでは端末４−１から端末４−２へ発信する場合の動作を説明する。端末４−１は、入力装置から端末４−２のＩＤが入力され通話開始操作が行われると（ステップＳ５０１）、セッション制御装置２に対して端末４−２のＩＤを指定して通話開始要求を送信する（ステップＳ５０２）。セッション制御装置２は、受信した通話開始要求のＩＤから通話先端末（端末４−２）のネットワークアドレスを検索し、端末４−２へ通話開始要求を転送する（ステップＳ５０３）。端末４−２は、通話開始要求を受信すると着信音を鳴らす等の方法で着信を通知し（Ｓ５０４）、受話操作が行われると（ステップＳ５０５）、セッション制御装置２へ応答メッセージを送信し（ステップＳ５０６）、音声データの送受信を開始する。応答メッセージはセッション制御装置２から端末４−１へ送信され（ステップＳ５０７）、これを受信した端末４−１でも音声データの送受信を開始することで、通話が開始される（ステップＳ５０８）。音声データは、セッション制御装置２を通さずに端末間で直接通信される。また、端末４−１で通話終了操作が行われると（ステップＳ５０９）、セッション制御装置２に対して通話終了要求が送信され（ステップＳ５１０）、これがもう一方の端末４−２へ転送されて通話が終了される（ステップＳ５１１）。なお、図５では、端末４−１で通話終了操作が行われる例を示したが、端末４−２で通話終了操作が行われた場合には、セッション制御装置２に対して通話終了要求が送信され、これがもう一方の端末４−１へ転送されて通話が終了される。

次に、ビットレートの制御方法を図６のシーケンス図を参照して説明する。なお、ここでは中継装置３−１を取り上げて説明を行う。まず、各通話の開始時には、セッション制御装置２は、各セッションを識別するためのセッション識別情報をビットレート制御装置１へ通知する（ステップＳ６１）。また、中継装置３−１の通信状態取得部３３は、各リンクの状態や、端末４−１〜４−ｎとの間の通信状態を取得し、通信状態送信部３４を経由して、ビットレート制御装置１へ送信する（ステップＳ６２）。これらの情報をセッション情報取得部１１と中継装置状態取得部１２で取得したビットレート制御装置１は、ビットレート制御部１３で各音声セッションのビットレートを決定する（ステップＳ６３）。決定方法の詳細は後述する。決定した各セッションのビットレートは、ビットレート指示部１４から中継装置３−１へ送信される（ステップＳ６４）。中継装置３−１は、ビットレート指示受信部３５でビットレート制御装置１からのビットレート指示を受信し、ビットレート変更指示部３６へ送信される。ビットレート変更指示部３６は、ルーティング部３２に対して、各セッションのビットレートを指示し、ルーティング部３２は、ビットレート変更指示部３６の指示に基づいて、端末４−１〜４−ｎに対してビットレートの変更を指示する（ステップＳ６５）。ここで、ビットレート変更の指示は、音声パケットの一部情報を書き換えて指示する方法や、端末に対してビットレート変更指示用のパケットを送信する方法が考えられる。

次に、ビットレート制御装置１のビットレート算出部１３におけるビットレートの算出方法を説明する。ビットレート算出部１３は、中継装置状態取得部１２から取得した情報をもとに、通信量が既定値以上のリンクまたは電波状態が既定値以下の端末を特定する。次に、セッション情報取得部１１から該当するセッション一覧を取り出し、優先度を算出する。優先度は例えば緊急通報のセッションの優先度を高くするなどの方法が考えられる。次に、優先度の算出結果をもとに各セッションのビットレートを決定する。また、リンク状態が悪化した端末に対しては、ビットレート低下を指示することで、帯域不足による音質の低下を防止できる。

本実施の形態では音声通話について説明したが、これに限るものではなく、テレビ電話のような映像通信にも適用可能である。

次に、本実施の形態の効果を説明する。本実施の形態では、通信量が既定値を上回った場合に、一律ビットレートを低下させるのではなく、サービス提供者のポリシに従った制御が可能である。また、中継装置３でビットレート変換を行うのではなく、端末に指示することで、中継装置の処理能力を増強することなくビットレート制御が可能になる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は本実施の形態の構成図である。本実施の形態では、加入者管理装置６と課金管理装置７が追加されている点で、第１の実施の形態と異なる。加入者管理装置６と課金管理装置７は、制御情報用ネットワーク５に接続されている。また、加入者管理装置６と課金管理装置７のいずれか一方のみが追加されてもよい。

加入者管理装置６は、各加入者が契約しているサービスや、同一ユーザによる複数契約や家族契約などの情報を保持しており、ビットレート制御装置１からの要求に対して、これらの情報を通知可能である。また課金管理装置７は、音声通話やその他の通信時に課金情報を記憶している。

図８は本実施の形態におけるビットレート制御装置１の構成図である。本実施の形態のビットレート制御装置１は、加入者情報取得部１５と課金情報取得部１６が追加されている点で第１の実施の形態と異なる。加入者情報取得部１５は、加入者管理装置６から加入者情報を取得し、ビットレート算出部１３へ転送する。また、課金情報取得部１６は、課金管理装置７から課金情報を取得し、ビットレート算出部１３へ転送する。

次に、本実施の形態の動作を図９のシーケンス図を参照して説明する。図６示した動作と同一な動作については図６と同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態におけるビットレート制御装置１のビットレート算出部１３は、セッション情報取得部１１で取得したセッション情報から通話中のユーザ情報を取り出し、各ユーザに関する加入者情報を加入者管理装置６から加入者情報取得部１５を介して取得する（ステップＳ９１）。また、各ユーザの課金情報を課金管理装置７から課金情報取得部１６を介して取得する（ステップＳ９２）。ビットレート算出部１３では、第１の実施の形態で使用したセッション情報と中継装置から取得した情報に加えて、加入者情報や課金情報を取得し、これらの各パラメータをもとに各セッションの優先度を算出し、優先度に応じて各セッションのビットレートを算出する。

次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では第１の実施の形態に加えて、加入者情報と課金情報を追加し、これらの情報を用いて優先度を算出することで、より一層サービス提供者の意図に沿ったビットレート制御が可能となる。

上述した実施形態に係わるメディア通信システムのビットレート制御装置、セッション制御装置、中継装置、端末はそれぞれ１又は複数の集積回路等のハードウェアで構成される。すなわち図２及び図８に示したビットレート制御装置の各部又は複数の部分、図３に示した中継装置の各部又は複数の部分は、１又は複数の集積回路等のハードウェアで構成される。しかしながら、各装置及び端末の一部又は全部の機能はソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアで実現されてもよい。各装置及び端末の一部又は全部の機能は、その機能を実現するプログラムをコンピュータがＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体から読み込んで実行することによって実現できる。

例えば、ビットレート制御装置としてのコンピュータを、プログラムを記憶したハードディスク、ＲＯＭ等の記憶部、液晶ディスプレイ等の表示部、演算に必要なデータを記憶するＤＲＡＭ、ＣＰＵ、中継装置と通信を行う通信部、各部を接続するバスで構成することができる。図２又は図８に示した各部の動作をプログラムで記述し、このプログラムをハードディスク等の記憶部に記憶し、演算に必要な情報をＤＲＡＭに記憶し、ＣＰＵで当該プログラムを動作させることで、本実施形態に係わるビットレート制御装置の機能をプログラムで実現することができる。プログラムは図２に示す、セッション情報取得部１１、中継装置状態取得部１２、ビットレート算出部１３、ビットレート指示部１４の動作の一部又は全部の動作を記述する。図８に示す構成の場合には、プログラムはさらに加入者情報取得部１５、課金情報取得部１６の動作の一部又は全部の動作を記述する。

（実施例１）
次に、具体的な実施例を用いて本発明の実施の形態の動作を説明する。実施例１は第１の実施の形態の実施例である。

本実施例におけるビットレート制御装置１は、サーバ装置である。セッション情報取得部１１と中継装置状態取得部１２とビットレート指示部１４は、サーバ装置のＥｔｈｅｒｎｅｔポートとＣＰＵで実行されるプログラムの組み合わせで実現される。またビットレート算出部１３はＣＰＵで実行されるプログラムで実現される。

セッション制御装置２もサーバ装置であり、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）によってセッション制御を実施する機能を持つプログラムが搭載されている。

中継装置３−１〜３−３は、無線基地局装置やゲートウェイ装置であり、３．９世代携帯電話システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）ではｅＮｏｄｅＢ（Evolved Node B）、Ｓ−ＧＷ（Serving Gateway）、Ｐ−ＧＷ（PDN Gateway）と呼ばれる装置である。ここに挙げた装置だけでなく、一般的なルータなどのパケット転送装置でもよい。通信部３１−１，３１−２はＥｔｈｅｒｎｅｔポートなどの有線ネットワークインタフェースやアンテナなどの無線ネットワークインタフェースである。ルーティング部３２は、ＣＰＵで実行されるプログラムまたは中継装置３−１〜３−３に搭載されたＬＳＩである。通信状態取得部３３−１，３３−２とビットレート変更指示部３６はＣＰＵで実行されるプログラムである。通信状態送信部３４とビットレート指示受信部３５は、ＥｔｈｅｒｎｅｔポートとＣＰＵで実行されるプログラムの組み合わせで実現される。

端末４−１〜４−２ｎは、携帯電話端末やスマートフォンなどであり、固有のＩＤ情報である電話番号を記録したＳＩＭカードを搭載している。

次に、動作を説明する。

まず、例えば携帯電話端末である端末４−１の電源が投入されると、端末４−１はネットワークアドレスであるＩＰアドレス付与の要求メッセージを送信し、これを受信した中継装置３−１（例えばＰ−ＧＷ）が端末４−１に対してＩＰアドレスを付与する。端末４−１はＩＰアドレスを取得すると、セッション制御装置２に対して登録処理を行う。この登録処理によって、セッション制御情報２には端末４−１の電話番号とＩＰアドレスの対応関係が保存される。図１０はセッション制御装置２に登録された電話番号とＩＰアドレスの組み合わせを保存したテーブルの一例である。ただし、”Ａ”から”Ｄ”は０から９の数字のいずれかを表す。なお、英文字の連続、例えば”AAAA”は同じ数字を連続する意味ではない。例えば、”AAAA”は”0012”,“8391”のように連続する数字である。また、今回はＩＰｖ４アドレスを使用しているが、これに限るものではなく、ＩＰｖ６アドレス等を使用してもよい。

次に電話番号０９０−ＡＡＡＡ−ＡＡＡＡの端末（以下、端末Ａと表記）から０９０−ＢＢＢＢ−ＢＢＢＢの端末（以下、端末Ｂ）へ発信する場合の動作を説明する。端末Ａのプッシュボタンから端末Ｂの電話番号と通話ボタンが押されると、セッション制御装置２に対して発信先として端末Ｂの電話番号を指定したＳＩＰ ＩＮＶＩＴＥメッセージが送信される。セッション制御装置２は図１０のテーブルを参照して端末ＢのＩＰアドレスを特定し、端末ＢへＳＩＰ ＩＮＶＩＴＥを転送する。ここでセッション制御装置２は、指定された発信先電話番号を管理していなかった場合には、当該電話番号を管理している他のセッション制御装置２を特定し、メッセージを転送する。ＳＩＰ ＩＮＶＩＴＥを受信した端末Ｂでは、着信音を鳴らすなどの方法で着信通知を行い、通話ボタンが押されるとセッション制御装置２に対してＯＫを返す。ＯＫを受信したセッション制御装置２は、このメッセージを端末Ａに転送する。これらの通信において、使用するＵＤＰポート番号や音声コーデックといった情報のネゴシエーションが行われる。このメッセージ内に端末ＢのＩＰアドレスが格納されており、音声通信はセッション制御装置２を経由せずに端末Ａ，Ｂ間で直接通信される。通話中、どちらかの端末で終話ボタンが押されるとセッション制御装置２を経由して通話先端末に対してＳＩＰ ＢＹＥが送信され、通話が終了される。

セッション制御装置２は、図１１に示すように、通話中の各セッションについて発信元電話番号と発信先電話番号と通話時間の情報を保持している。図１１の”Ａ”、”Ｃ”は図１０と同じ数字である。

次に、ビットレートの制御方法を説明する。ビットレート制御装置１は、中継装置３−１〜３−３の各々から予め定めた間隔で各有線・無線リンクの使用率を取得する。ここで使用率とは実際の通信量を通信可能な量で割った値と定義する。また、使用率が予め定めたしきい値を超えた場合には、この間隔に従わずに中継装置から即時通知するようにしてもよい。また、中継装置３−１，３−２と端末４−１〜４−２ｎの間が無線リンクの場合、電波状態の悪化が発生した際には、ビットレート制御装置１へ通知するように設定しておく。ビットレート制御装置１は、中継装置３−１〜３−３の各々からリンクの使用率を受信すると、各リンクについて、使用率が予め定めたしきい値を超過しているか否かを判定し、超過しているリンクに対して以下の処理を行う。まず、セッション制御装置２から図１０および図１１の情報を取得し、予め保持しているネットワーク構成情報を参照して当該リンクを使用しているセッションのリストを求める。次に、当該セッションの中でビットレートを低下させるセッションを決定する。決定方法としては、図１０，図１１の情報を利用して、緊急通報以外のセッションのビットレートを低下させる方法や、通話時間の長い、あるいは、短いセッションのビットレートを低下させるものがある。決定後、各セッションのビットレートを中継装置に指示する。また、中継装置３で各セッションの無音の割合を観測し、この割合をビットレート制御装置１へ通知し、無音割合の高いセッションのビットレートを下げてもよい。多くの場合、無音か否かはパケット長を見ることで特定可能である。１パケット分のデータが無音の場合、無音の音声を通信するのではなく、無音であるということを表すＳＩＤ（Silent Insertion Descriptor）パケットを通信する。ＳＩＤパケットは音声パケットに比べて短いため、中継装置は音声パケットとＳＩＤパケットの割合を観測することで無音割合を算出できる。

一方で、無線リンクの電波状態が悪化した場合には、当該セッションのビットレート低下を指示する。

これらの指示はセッションの識別子と音声のビットレートから構成され、セッションの識別子は例えば通話している２台の端末のＩＰアドレスの組である。指示を受信した中継装置はルーティング部３２で各セッションに対してビットレートを指示する。端末に対するビットレートの指示方法は、システムによって異なる。

ＶｏＩＰシステムで使用されている代表的な音声コーデックとして、６４ｋｂｐｓのＧ．７１１、１６〜４０ｋｂｐｓのＧ．７２６、８ｋｂｐｓのＧ．７２９がある。これらのコーデックを切り替えることで、ビットレート制御が可能である。中継装置３は、ビットレート制御装置１からの指示受信時に、識別子として渡された２台の端末のＩＰアドレスに対して、予め規定したフォーマットでビットレート（すなわちコーデック）の変更指示を送信する。指示を受信した端末は、指示に応じてビットレートを切り替えることで、ビットレート制御が可能である。

ＶｏＬＴＥの場合、音声コーデックにＡＭＲ（Adaptive Multi-Rate）−ＮＢ（Narrow band）またはＡＭＲ−ＷＢ（Wide band）が使用される。以下、これらを総称してＡＭＲと呼ぶ。ＡＭＲは、音声のビットレートを動的に変更できるように規定されており、ＡＭＲ−ＮＢは４．７５ｋｂｐｓから１２．２ｋｂｐｓまでの８種類、ＡＭＲ−ＷＢは６．６ｋｂｐｓから２３．８５ｋｂｐｓまでの９種類のビットレートが定義されている。またＡＭＲの通信方法はＩＥＴＦのＲＦＣ４８６７で規定されている。ＲＦＣ４８６７では音声データの前のヘッダ部分にＣＭＲ（Codec Mode Request）というフィールドがあり、ここに値をセットすることで通話相手にビットレート変更を要求できるようになっている。ＣＭＲに特定の値がセットされた音声パケットを受信した端末は、ＣＭＲの設定内容に合わせてビットレートを変更して送信する。本実施例では、このＣＭＲフィールドを中継装置３で書き換え、端末へ指示することでビットレート制御を実現する。

上述のようにＡＭＲを使用する場合、中継装置はビットレート制御装置１からビットレート変更指示を受信すると、レート変更指示の識別子として通知された２台の端末のＩＰアドレスと送信元・宛先アドレスが一致するパケットを取り出し、ＣＭＲフィールドを書き換えることでビットレート変更を指示する。このように、ＡＭＲを使用したシステムでは、音声以外のパケットを送信することなくビットレート変更を指示できるため、ビットレート変更指示用パケットを送信する必要がなく、より多くの帯域を音声データに割り当てることができるため、高音質な通話が可能になる。

ビットレート制御装置１は、中継装置から各リンクの使用率を取得した際に、使用率が第２のしきい値を下回っていた場合には、ビットレート上昇判定を実施する。ビットレート上昇判定では当該リンクを使用しているセッションの中からビットレートを上昇させるセッションを決定する。具体的には、第２のしきい値を上回るまで、ビットレートの低いセッションから順に上昇させていく方法などが考えられる。

（実施例２）
実施例２は第２の実施の形態に対する実施例である。

本実施例における加入者管理装置６と課金管理装置７はサーバ装置である。また、ビットレート制御装置１の加入者情報取得部１５と課金情報取得部１６は、サーバ装置のＥｔｈｅｒｎｅｔポートとＣＰＵで実行されるプログラムの組み合わせで実現される。加入者管理装置６は、ＩＤ（電話番号）ごとに加入しているサービス種別や、家族割引サービスの対応付けなどの情報を保有している。また、課金管理装置７は、各ＩＤの通話履歴や課金金額を管理している。

次に、本実施例におけるビットレート制御装置１のビットレート算出部１３の動作を説明する。使用率が既定値を超えたリンクや電波状態の悪化したセッションを特定する点は実施例１と同様であり、各セッションのビットレートの決定方法が異なる。本実施例では、緊急通報であるか否か、通話時間が長いか否かに加えて、加入者管理装置６と課金管理装置７に保存されている情報も使用する。加入者管理装置６が保存しているサービス種別として、常に高音質（高ビットレート）で通話できプレミアムサービスが考えられる。また、家族割引サービスの対応付け情報から、各セッションが家族間の無料通話か否かを特定し、ビットレート制御に利用する。課金管理装置７が保存している課金情報から、現在のセッションが無料通話か否かを特定し、ビットレート制御に利用する。無料通話の場合にはセッションの優先度を低く算出し、ビットレートを低下させる。

ビットレート算出部１３は、これらの情報を利用して各セッションの優先度を算出し、優先度の低いセッションのビットレートを低下させることで、各リンクの使用率がしきい値以下になるようにする。優先度の算出方法としては、各項目の重み係数を予めさだめておき、各セッションに対して優先度を算出し、優先度の低い端末からビットレートを低下させる方法が考えられる。図１２は優先度算出の一例である。「項目」列は優先度を算出するためのパラメータ、「重み」列は各パラメータの重み係数、「セッション１」から「セッション３」列は、各パラメータに重みを掛けて加えたものである。この例の場合、セッション１の優先度が最も高く、セッション２、セッション３と続く。

また、大規模災害発生時や大規模災害の予測が発表された場合など、多くの通話が集中しそうな場合には、一律ビットレートを低下させるという制御を行ってもよい。

上記実施の形態、実施例では、音声通話をターゲットとして記載しているが、これに限るものではなく映像通信にも利用することができる。映像の場合も、音声と同様にビットレートを制御可能である。音声の場合、規格で定められたビットレートを切り替えるものであるが、映像の場合には任意のビットレートを選択可能である。そのため、ビットレートを例えば１００ｋｂｐｓずつ上昇・低下させるといった制御や、各セッションについて優先度とビットレートの積を計算し、この値を全セッションについて加えた値が最大になるようにビットレートを選択する方法などが考えられる。

上記実施の形態、実施例による第１の効果は、輻輳時の優先制御が行える点である。その理由は、セッション制御装置と中継装置とのいずれか一方または両方から取得した情報を用いて優先度を算出し、優先度に応じてビットレートを制御できるからである。

上記実施の形態、実施例による第２の効果は、中継装置の負荷が増加しない点である。その理由は、中継装置でビットレート変換するのではなく、端末にビットレート変更を指示するためである。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、本願の請求の範囲によって規定される、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の種々の形で実施することができる。そのため、前述した各実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書や要約書の記載には拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更はすべて本発明の範囲内のものである。

本願は、２０１３年３月１５日に出願された特願２０１３−０５３２７８号に基づき、優先権の利益を主張するものである。そして、特願２０１３−０５３２７８号の内容は本願の明細書の内容に含まれる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。

（付記１）
それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、
前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、
前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、
前記セッション制御装置と前記中継装置との少なくとも一方から取得した情報を用いて前記メディア通信のセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御するビットレート制御装置と、
を有するメディア通信システム。

（付記２）
付記１に記載のメディア通信システムにおいて、さらに、加入者の情報を管理する加入者管理装置と課金情報を管理する課金管理装置との少なくとも一方を有し、前記ビットレート制御装置は、前記加入者管理装置及び前記課金管理装置の少なくとも一方の情報を用いて前記優先度を算出することを特徴とするメディア通信システム。

（付記３）
付記１または２に記載のメディア通信システムであって、前記ビットレート制御装置は、前記セッションの優先度を緊急通報か否かをもとに算出することを特徴とするメディア通信システム。

（付記４）
付記２または３に記載のメディア通信システムにおいて、前記ビットレート制御装置は、前記セッションの優先度を無料通話か否かをもとに算出することを特徴とするメディア通信システム。

（付記５）
付記１から４のいずれかに記載のメディア通信システムにおいて、前記ビットレート制御装置は、決定した前記ビットレートを、前記中継装置を経由して前記情報機器に指示し、前記情報機器が前記ビットレートを変更することを特徴とするメディア通信システム。

（付記６）
付記５に記載のメディア通信システムであって、前記中継機器は前記メディア通信データの一部を書き換えることで前記情報機器に前記ビットレートを指示すること特徴とするメディア通信システム。

（付記７）
付記６に記載のメディア通信システムであって、前記書き換えるメディアデータが通信先の前記情報端末に対してビットレートの変更を要求するために規定されたフィールドであることを特徴とするメディア通信システム。

（付記８）
それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有するメディア通信システムのビットレート制御方法であって、
前記ビットレート制御装置は、前記セッション制御装置と前記中継装置の少なくとも一方から取得し、取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御するビットレート制御方法。

（付記９）
付記８に記載のビットレート制御方法において、前記メディア通信システムは、さらに、加入者の情報を管理する加入者管理装置と課金情報を管理する課金管理装置との少なくとも一方を有し、前記ビットレート制御装置は、前記加入者管理装置及び前記課金管理装置の少なくとも一方の情報を用いて前記優先度を算出することを特徴とするビットレート制御方法。

（付記１０）
付記８または９に記載のビットレート制御方法であって、前記ビットレート制御装置は、前記セッションの優先度を緊急通報か否かをもとに算出することを特徴とするビットレート制御方法。

（付記１１）
付記９または１０に記載のビットレート制御方法において、前記ビットレート制御装置は、前記セッションの優先度を無料通話か否かをもとに算出することを特徴とするビットレート制御方法。

（付記１２）
付記８から１１のいずれかに記載のビットレート制御方法において、前記ビットレート制御装置は、決定した前記ビットレートを、前記中継装置を経由して前記情報機器に指示し、前記情報機器が前記ビットレートを変更することを特徴とするビットレート制御方法。

（付記１３）
付記１２に記載のビットレート制御方法であって、前記中継機器は前記メディア通信データの一部を書き換えることで前記情報機器に前記ビットレートを指示すること特徴とするビットレート制御方法。

（付記１４）
付記１３に記載のメディア通信システムであって、前記書き換えるメディアデータが通信先の前記情報端末に対してビットレートの変更を要求するために規定されたフィールドであることを特徴とするメディア通信システム。

（付記１５）
それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有するメディア通信システムの該ビットレート制御装置として機能するコンピュータに、
前記セッション制御装置と前記中継装置の少なくとも一方から取得する処理と、取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御する処理を実行させるためのプログラム。

（付記１６）
付記１５に記載のプログラムにおいて、前記メディア通信システムは、さらに、加入者の情報を管理する加入者管理装置と課金情報を管理する課金管理装置との少なくとも一方を有し、前記加入者管理装置及び前記課金管理装置の少なくとも一方の情報を用いて前記優先度を算出することを特徴とするプログラム。

（付記１７）
付記１５または１６に記載のプログラムであって、前記セッションの優先度を緊急通報か否かをもとに算出することを特徴とするプログラム。

（付記１８）
付記１６または１７に記載のプログラムにおいて、前記セッションの優先度を無料通話か否かをもとに算出することを特徴とするプログラム。

（付記１９）
付記１５から１８のいずれかに記載のプログラムにおいて、前記ビットレート制御装置は、決定した前記ビットレートを、前記中継装置を経由して前記情報機器に指示し、前記情報機器が前記ビットレートを変更することを特徴とするプログラム。

（付記２０）
付記１９に記載のプログラムであって、前記中継機器は前記メディア通信データの一部を書き換えることで前記情報機器に前記ビットレートを指示すること特徴とするプログラム。

（付記２１）
付記２０に記載のプログラムであって、前記書き換えるメディアデータが通信先の前記情報端末に対してビットレートの変更を要求するために規定されたフィールドであることを特徴とするプログラム。

（付記２２）
付記１５から２１のいずれか１項に記載のプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。

本発明の活用例として、ＩＰネットワークなどのパケット交換ネットワークを介した音声通信サービスなどに利用できる。

１ ビットレート制御装置
２ セッション制御装置
３−１〜３−３ 中継装置
４−１〜４−２ｎ 端末
５ 制御情報用ネットワーク
６ 加入者管理装置
７ 課金管理装置
１１ セッション情報取得部
１２ 中継装置状態取得部
１３ ビットレート算出部
１４ ビットレート指示部
３１−１，３１−２ 通信部
３２ ルーティング部
３３−１，３３−２ 通信状態取得部
３４ 通信状態送信部
３５ ビットレート指示受信部
３６ ビットレート変更指示部

Claims (9)

1. それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、
   前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、
   前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、
   前記セッション制御装置と前記中継装置との少なくとも一方から取得した情報を用いて前記メディア通信のセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御するビットレート制御装置と、
   を有するメディア通信システム。
2. 請求項１に記載のメディア通信システムにおいて、さらに、加入者の情報を管理する加入者管理装置と、課金情報を管理する課金管理装置との少なくとも一方を有し、
   前記ビットレート制御装置は、前記加入者管理装置及び前記課金管理装置の少なくとも一方の情報を用いて前記優先度を算出することを特徴とするメディア通信システム。
3. 請求項１または２に記載のメディア通信システムであって、
   前記ビットレート制御装置は、前記セッションの優先度を緊急通報か否かをもとに算出することを特徴とするメディア通信システム。
4. 請求項２または３に記載のメディア通信システムにおいて、前記ビットレート制御装置は、前記セッションの優先度を無料通話か否かをもとに算出することを特徴とするメディア通信システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のメディア通信システムにおいて、前記ビットレート制御装置は、決定した前記ビットレートを、前記中継装置を経由して前記情報機器に指示し、前記情報機器が前記ビットレートを変更することを特徴とするメディア通信システム。
6. 請求項５に記載のメディア通信システムであって、前記中継機器は前記メディア通信データの一部を書き換えることで前記情報機器に前記ビットレートを指示すること特徴とするメディア通信システム。
7. 請求項６に記載のメディア通信システムであって、前記書き換えるメディアデータが通信先の前記情報端末に対してビットレートの変更を要求するために規定されたフィールドであることを特徴とするメディア通信システム。
8. それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有するメディア通信システムのビットレート制御方法であって、
   前記ビットレート制御装置は、前記セッション制御装置と前記中継装置の少なくとも一方から取得し、取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御するビットレート制御方法。
9. それぞれメディア通信機能を持つ複数の情報機器と、前記複数の情報機器間のメディア通信のセッション制御を行うセッション制御装置と、前記複数の情報機器間のメディア通信データを中継する中継装置と、前記メディア通信データのビットレートを制御するビットレート制御装置とを有するメディア通信システムの該ビットレート制御装置として機能するコンピュータに、
   前記セッション制御装置と前記中継装置の少なくとも一方から取得する処理と、取得した情報を用いてセッションの優先度を算出し、該優先度に応じて前記セッションの前記ビットレートを制御する処理とを実行させるためのプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
   
   

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