WO2014142295A1 - 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

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 Download PDF

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WO2014142295A1
WO2014142295A1 PCT/JP2014/056846 JP2014056846W WO2014142295A1 WO 2014142295 A1 WO2014142295 A1 WO 2014142295A1 JP 2014056846 W JP2014056846 W JP 2014056846W WO 2014142295 A1 WO2014142295 A1 WO 2014142295A1
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WO
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bit rate
session
information
media communication
control device
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PCT/JP2014/056846
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English (en)
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Inventor
浩一 二瓶
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/80—Responding to QoS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/60—Network streaming of media packets
    • H04L65/75—Media network packet handling
    • H04L65/765—Media network packet handling intermediate

Definitions

  • the present invention relates to a media communication system, a bit rate control method, and a computer-readable information recording medium.
  • media communication such as a voice call on a network
  • the quality of audio (bits) depends on the congestion state of the network.
  • the present invention relates to a media communication system, a bit rate control method, and a computer-readable information recording medium.
  • VoIP Voice over IP
  • VoIP technology for making voice calls over a packet communication network is used in an extension telephone network and Internet services in a company. VoIP technology is also being used in voice call services provided by communication carriers, and in LTE (Long Term Evolution), VoLTE (Voice over LTE) that performs voice calls by packet communication is standardized.
  • LTE Long Term Evolution
  • the packet communication network does not occupy the bandwidth unlike the circuit switching method, packets that overflow the network capacity may be discarded when the call is concentrated and the sound quality may be deteriorated.
  • Patent Document 1 describes a technique for avoiding congestion when a network is congested.
  • congestion control notification is performed from the call setting server to the edge router or relay device, and the congestion rate of the core network is changed by changing the compression rate at the edge router or relay device that has received the congestion control notification.
  • the congestion rate of the core network is changed by changing the compression rate at the edge router or relay device that has received the congestion control notification.
  • Patent Documents 2-6 disclose techniques related to the present invention.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes that the output rate from the packet buffer to the IP network is controlled according to the token amount in the token packet to adjust the output rate of the packet to the packet communication network for each line identifier.
  • Patent Document 3 describes a relay device that changes a content transferred from a content identification unit that identifies content to a bit rate that can be transmitted in a band assigned by a band setting unit.
  • Patent Document 4 in the case where the quality of a call during a call is deteriorated, the priority of packets only for sessions extracted at a certain rate is stochastically selected from already established voice sessions. Is described.
  • Patent Document 5 describes a multimedia communication system in which moving image data and sound data are bidirectionally exchanged using a dedicated line such as an optical fiber.
  • Patent Document 6 describes that either one or both of an edge router and a relay device changes the encoding and decoding processing for a voice packet using a compression route corresponding to the congestion state of the network.
  • Patent Document 1 has the following problems.
  • the first problem is that priority control during congestion cannot be performed.
  • the bit rate of the session which detected congestion, or all the sessions which pass a relay apparatus is reduced. Therefore, it is not possible to control the bit rate based on the service provider's policy such as not reducing the bit rate only for emergency calls.
  • the edge router and the relay device are devices mainly for packet transfer.
  • codec conversion has a load that is several tens to several hundred times more than packet transfer. Therefore, in order to perform codec conversion for a large number of sessions during congestion, it is required to significantly improve the processing performance of the relay device.
  • An exemplary object of the present invention is to follow a service provider policy, and to perform a bit rate control without increasing the load on an edge router or a relay device, A bit rate control method and program are provided.
  • a plurality of information devices each having a media communication function, a session control device that performs session control of media communication between the plurality of information devices, and the plurality of information devices
  • a relay device that relays media communication data between the information devices, and information acquired from at least one of the session control device and the relay device, and calculates the priority of the media communication session.
  • a media communication system having a bit rate control device for controlling the bit rate of the session.
  • a plurality of information devices each having a media communication function, a session control device that performs session control of media communication between the plurality of information devices, and the plurality
  • a bit rate control method for a media communication system comprising: a relay device that relays media communication data between information devices; and a bit rate control device that controls a bit rate of the media communication data, wherein the bit rate control device includes: A bit rate control method is obtained from at least one of the session control device and the relay device, calculates the priority of the session using the acquired information, and controls the bit rate of the session according to the priority.
  • a plurality of information devices each having a media communication function, a session control device that performs session control of media communication between the plurality of information devices, and the plurality of information devices
  • a computer that functions as the bit rate control device of a media communication system, comprising: a relay device that relays media communication data between information devices; and a bit rate control device that controls a bit rate of the media communication data.
  • a computer-readable information recording medium for storing a program is provided.
  • An exemplary effect of the present invention is that priority control during congestion can be performed. This is because the priority can be calculated using information acquired from one or both of the session control device and the relay device, and the bit rate can be controlled according to the priority.
  • FIG. 1st Embodiment It is a block diagram of 1st Embodiment. It is a block diagram of the bit rate control apparatus in 1st Embodiment. It is a block diagram of the relay apparatus in 1st Embodiment. It is a registration sequence figure of the terminal in 1st Embodiment. It is a sequence diagram at the time of the telephone call start in 1st Embodiment. It is a sequence diagram of bit rate control in the first embodiment. It is a block diagram of 2nd Embodiment. It is a block diagram of the bit rate control apparatus 1 in 2nd Embodiment. It is a sequence diagram of bit rate control in the second embodiment. It is a figure which shows the table (1) of the session control apparatus in Example 1. FIG. It is a figure which shows the table (2) of the session control apparatus in Example 1. FIG. It is a figure which shows the example of the priority calculation method in Example 2. FIG.
  • the present embodiment includes a bit rate controller 1 that determines the bit rate of each voice session, a session controller 2 that performs call control of voice calls, It comprises relay devices 3-1 to 3-3 for relaying voice packets, and terminals 4-1 to 4-2n (n is a positive integer, 2n is a multiple of n) that performs voice calls.
  • the bit rate is a value indicating how many bits of data are processed or transmitted / received per unit time.
  • Terminals 4-1 to 4-2n are information devices.
  • the bit rate control device 1, the session control device 2, and the relay devices 3-1 to 3-3 are connected via the control information network 5, and each terminal is connected via the relay devices 3-1 to 3-3.
  • the session control device 2 can be connected to other terminals.
  • the terminal 4-1 can be connected to the session control apparatus 2 and other terminals 4-2 to 4-2n via the relay apparatuses 3-1 to 3-3.
  • three relay devices are shown in FIG. 1, one, two, or four or more relay devices may be used.
  • 2n terminals (n is a positive integer, 2n is a multiple of n) are shown, but any number of two or more terminals is allowed, and may be an odd number.
  • the bit rate control device 1 acquires information on each voice session from the session control device 2, and the congestion status of each relay device from the relay devices 3-1 to 3-3. Based on this information, the bit rate of each session And an instruction to change the bit rate is transmitted to the relay apparatuses 3-1 to 3-3.
  • FIG. 2 is a block diagram of the bit rate control device 1.
  • the bit rate control device 1 includes a session information acquisition unit 11 that acquires information on each voice session from the session control device 2, and a relay device state acquisition unit 12 that acquires network congestion status from the relay devices 3-1 to 3-3.
  • a bit rate calculation unit 13 that calculates the bit rate of each session based on the information acquired from the session information acquisition unit 11 and the relay device information acquisition unit 12, and the bit rate of each session calculated by the bit rate calculation unit 13 Is transmitted from the relay apparatus 3-1, 3-3 to the relay apparatus 3-1, 3-3.
  • the session control device 2 stores the correspondence between the ID of each terminal of the terminals 4-1 to 4-2n and the network address, and upon receiving a call start request from any of the terminals 4-1 to 4-2n, Specify the network address of the called terminal and make a call. In addition, it has a function of notifying various information related to a call in response to an inquiry from the bit rate control apparatus 1.
  • the relay devices 3-1 to 3-3 are devices that relay packets between the session control device 2 and the terminals 4-1 to 4-2n and between terminals in the terminals 4-1 to 4-2n.
  • Each of the relay apparatuses 3-1 to 3-3 acquires a state of a link with another relay apparatus or a connected terminal, and notifies the bit rate control apparatus 1 of the link status, and the bit rate control apparatus 1 has a function of instructing the audio bit rate to the terminal based on the instruction of 1.
  • the relay device 3-1 indicates the state of the link between the relay device 3-1 and the terminals 4-1 to 4-n and the state of the link between the relay device 3-1 and the relay device 3-2. It has a function of acquiring and notifying the bit rate control apparatus 1 and a function of instructing the audio bit rate to the terminals 4-1 to 4-n based on an instruction from the bit rate control apparatus 1.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the relay device 3-1.
  • the relay device 3-1 includes a communication unit 31-1 that communicates with the terminals 4-1 to 4-n, a communication unit 31-2 that communicates with other relay devices 3-2, and communication units 31-1 and 31-. 2 determines the communication unit to be transmitted based on the destination address of the packet received in step 2, and transfers the packet, and the communication state acquisition unit acquires the communication state between the connected terminals 4-1 to 4-n. 33-1 and a communication state acquisition unit 33-2 for acquiring a communication state with the connection destination relay device 3-2.
  • the relay device 3-1 also transmits a communication status transmission unit 34 that transmits the information acquired by the communication status acquisition units 33-1 and 33-2 to the bit rate control device 1, and gives a bit rate instruction from the bit rate control device 1.
  • a bit rate instruction receiving unit 35 for receiving, and a bit rate change instructing unit 36 for notifying each terminal of the bit rate instruction received by the bit rate instruction receiving unit 35 via the routing unit 32 are provided.
  • the routing unit 32 notifies a bit rate instruction to the terminals 4-1 to 4-n via the communication unit 31-1.
  • Communication state acquisition units 33-1 and 33-2 exist corresponding to the communication units 31-1 and 31-2, respectively.
  • the communication unit 31-1 of the relay device 3-2 is connected to the relay device 3-1, and the communication unit 31-2 is connected to the relay device 3-3.
  • the communication unit 31-1 of the relay device 3-3 is connected to the relay device 3-2, and the communication unit 31-2 is connected to the terminals 4- (n + 1) to 4- (2n).
  • two communication units are illustrated in FIG. 3, one or three or more arbitrary numbers may be used. Even when the number of communication units is one or three or more, one communication state acquisition unit is provided for each communication unit. When there is one communication unit, a packet received from the communication unit is returned to the same communication unit by the routing unit 32.
  • Terminals 4-1 to 4-2n are terminals each having a voice call function, and hold ID information necessary for authentication when connected to the network. [Description of operation] Next, the operation of the first embodiment will be described.
  • FIG. 4 is a sequence diagram for explaining the operation when the terminal is connected to the network.
  • the connection between the terminal 4-1 and the relay device 3-1 will be described.
  • a network address request is issued from the terminal 4-1 to the relay device 3-1, and the network address is given from the relay device 3-1 (step S42, S43).
  • the terminal 4-1 transmits a registration request message including the ID information and the network address held in advance to the session control device 2.
  • the apparatus 2 transmits a registration completion notification to the terminal 4-1, thereby making a call (steps S44 to S46).
  • the terminal 4-1 designates the ID of the terminal 4-2 to the session control device 2 and requests to start the call Is transmitted (step S502).
  • the session control device 2 searches for the network address of the call destination terminal (terminal 4-2) from the received call start request ID, and transfers the call start request to the terminal 4-2 (step S503).
  • the terminal 4-2 Upon receiving the call start request, the terminal 4-2 notifies the incoming call by a method such as sounding a ringing tone (S504).
  • step S505 When a reception operation is performed (step S505), the terminal 4-2 transmits a response message to the session control apparatus 2 ( Step S506), transmission / reception of audio data is started.
  • the response message is transmitted from the session control apparatus 2 to the terminal 4-1 (step S507), and the terminal 4-1 that has received the response message starts transmission / reception of voice data to start a call (step S508).
  • the voice data is directly communicated between terminals without passing through the session control device 2.
  • step S509 When the call ending operation is performed at the terminal 4-1 (step S509), a call ending request is transmitted to the session control apparatus 2 (step S510), and this is transferred to the other terminal 4-2 and called. Is terminated (step S511).
  • FIG. 5 shows an example in which the call ending operation is performed at the terminal 4-1, but when the call ending operation is performed at the terminal 4-2, a call termination request is sent to the session control apparatus 2. This is transmitted, transferred to the other terminal 4-1, and the call is terminated.
  • the session control device 2 notifies the bit rate control device 1 of session identification information for identifying each session (step S61).
  • the communication status acquisition unit 33 of the relay device 3-1 acquires the status of each link and the communication status with the terminals 4-1 to 4-n, and passes the bit via the communication status transmission unit 34. Transmit to the rate control device 1 (step S62).
  • the bit rate control device 1 that has acquired the information by the session information acquisition unit 11 and the relay device state acquisition unit 12 determines the bit rate of each voice session by the bit rate control unit 13 (step S63). Details of the determination method will be described later.
  • the determined bit rate of each session is transmitted from the bit rate instruction unit 14 to the relay device 3-1 (step S64).
  • the bit rate instruction receiving unit 35 receives the bit rate instruction from the bit rate control device 1 and transmits it to the bit rate change instruction unit 36.
  • the bit rate change instruction unit 36 instructs the bit rate of each session to the routing unit 32, and the routing unit 32 instructs the terminals 4-1 to 4-n based on the instruction of the bit rate change instruction unit 36.
  • An instruction to change the bit rate is given (step S65).
  • a method of instructing by rewriting a part of the information of the voice packet or a method of transmitting a bit rate change instruction packet to the terminal can be considered.
  • bit rate calculation unit 13 Based on the information acquired from the relay device status acquisition unit 12, the bit rate calculation unit 13 specifies a link whose communication amount is equal to or greater than a predetermined value or a terminal whose radio wave status is equal to or less than the default value.
  • the corresponding session list is extracted from the session information acquisition unit 11 and the priority is calculated.
  • the priority for example, a method of increasing the priority of the emergency call session can be considered.
  • the bit rate of each session is determined based on the priority calculation result. In addition, by instructing a terminal whose link state has deteriorated to decrease the bit rate, it is possible to prevent a decrease in sound quality due to insufficient bandwidth.
  • a voice call has been described.
  • the present invention is not limited to this and can be applied to video communication such as a videophone.
  • the effect of this embodiment will be described.
  • control according to the policy of the service provider is possible instead of reducing the uniform bit rate.
  • the bit rate can be controlled without increasing the processing capability of the relay device by instructing the terminal instead of performing the bit rate conversion by the relay device 3.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that a subscriber management device 6 and a charge management device 7 are added. The subscriber management device 6 and the charge management device 7 are connected to the control information network 5. Further, only one of the subscriber management device 6 and the charge management device 7 may be added.
  • the subscriber management device 6 holds information such as services contracted by each subscriber, multiple contracts by the same user, family contracts, etc., in response to a request from the bit rate control device 1. Can be notified.
  • the billing management device 7 stores billing information during voice calls and other communications.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the bit rate control apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the bit rate control apparatus 1 of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a subscriber information acquisition unit 15 and a billing information acquisition unit 16 are added.
  • the subscriber information acquisition unit 15 acquires subscriber information from the subscriber management device 6 and transfers it to the bit rate calculation unit 13.
  • the charging information acquisition unit 16 acquires charging information from the charging management device 7 and transfers it to the bit rate calculation unit 13.
  • the bit rate calculation unit 13 of the bit rate control device 1 extracts user information during a call from the session information acquired by the session information acquisition unit 11, and obtains subscriber information regarding each user from the subscriber management device 6. Obtained via the subscriber information obtaining unit 15 (step S91).
  • the charging information of each user is acquired from the charging management apparatus 7 via the charging information acquisition unit 16 (step S92).
  • the bit rate calculation unit 13 acquires subscriber information and billing information. Based on these parameters, The priority is calculated, and the bit rate of each session is calculated according to the priority.
  • subscriber information and billing information are added, and the priority is calculated using these information, so that the bit more in line with the intention of the service provider. Rate control is possible.
  • the bit rate control device, the session control device, the relay device, and the terminal of the media communication system are each configured by hardware such as one or a plurality of integrated circuits. That is, each part or a plurality of parts of the bit rate control device shown in FIGS. 2 and 8 and each part or a plurality of parts of the relay device shown in FIG. 3 are configured by hardware such as one or a plurality of integrated circuits.
  • some or all of the functions of each device and terminal may be realized by software, or hardware and software. Some or all of the functions of each device and terminal can be realized by a computer reading and executing a program that realizes the function from a computer-readable information recording medium such as a CD-ROM, DVD, or flash memory.
  • a computer as a bit rate control device, a hard disk storing a program, a storage unit such as a ROM, a display unit such as a liquid crystal display, a DRAM storing a data necessary for calculation, a CPU, and a communication unit communicating with a relay device
  • the bus can be connected to each part.
  • the operation of each unit shown in FIG. 2 or FIG. 8 is described by a program, the program is stored in a storage unit such as a hard disk, information necessary for calculation is stored in a DRAM, and the program is operated by the CPU.
  • the function of the bit rate control apparatus according to the present embodiment can be realized by a program.
  • the program describes some or all of the operations of the session information acquisition unit 11, the relay device state acquisition unit 12, the bit rate calculation unit 13, and the bit rate instruction unit 14 shown in FIG. In the case of the configuration shown in FIG. 8, the program further describes some or all of the operations of the subscriber information acquisition unit 15 and the billing information acquisition unit 16.
  • Example 1 is an example of the first embodiment.
  • the bit rate control device 1 in the present embodiment is a server device.
  • the session information acquisition unit 11, the relay device state acquisition unit 12, and the bit rate instruction unit 14 are realized by a combination of an Ethernet port of the server device and a program executed by the CPU.
  • the bit rate calculation unit 13 is realized by a program executed by the CPU.
  • the session control device 2 is also a server device, and is loaded with a program having a function for performing session control by SIP (Session Initiation Protocol).
  • SIP Session Initiation Protocol
  • the relay devices 3-1 to 3-3 are radio base station devices and gateway devices.
  • LTE Long Term Evolution
  • eNodeB Evolved Node B
  • S-GW Serving Gateway
  • P-GW Packet Gateway
  • a packet transfer device such as a general router may be used.
  • the communication units 31-1 and 31-2 are wired network interfaces such as Ethernet ports and wireless network interfaces such as antennas.
  • the routing unit 32 is a program executed by the CPU or an LSI mounted on the relay devices 3-1 to 3-3.
  • the communication status acquisition units 33-1 and 33-2 and the bit rate change instruction unit 36 are programs executed by the CPU.
  • the communication status transmission unit 34 and the bit rate instruction reception unit 35 are realized by a combination of an Ethernet port and a program executed by the CPU.
  • Terminals 4-1 to 4-2n are mobile phone terminals, smartphones, and the like, and are equipped with a SIM card in which a telephone number that is unique ID information is recorded.
  • the terminal 4-1 when the power of the terminal 4-1 which is a mobile phone terminal is turned on, the terminal 4-1 transmits a request message for assigning an IP address which is a network address, and receives the relay device 3-1 (for example, P-GW) assigns an IP address to the terminal 4-1.
  • the terminal 4-1 acquires the IP address, the terminal 4-1 performs registration processing for the session control device 2.
  • the session control information 2 stores the correspondence between the telephone number of the terminal 4-1 and the IP address.
  • FIG. 10 is an example of a table that stores combinations of telephone numbers and IP addresses registered in the session control device 2. However, “A” to “D” represent any number from 0 to 9.
  • IPv4 address is used this time, but the present invention is not limited to this, and an IPv6 address or the like may be used.
  • terminal A a terminal having a telephone number 090-AAAAA-AAA (hereinafter referred to as terminal A) to a terminal 090-BBBB-BBBB (hereinafter referred to as terminal B)
  • terminal B a terminal having a telephone number 090-AAAAA-AAA
  • terminal B a terminal 090-BBBB-BBBB
  • the session control device 2 refers to the table of FIG. 10 to identify the IP address of the terminal B and transfers the SIP INVITE to the terminal B.
  • the session control apparatus 2 identifies another session control apparatus 2 that manages the telephone number and transfers the message.
  • an incoming call notification is made by a method such as ringing a ring tone, and OK is returned to the session control device 2 when the call button is pressed.
  • the session control apparatus 2 that has received OK transfers this message to the terminal A.
  • information such as the UDP port number and audio codec to be used is negotiated.
  • the IP address of terminal B is stored in this message, and voice communication is performed directly between terminals A and B without going through session control device 2.
  • SIP BYE is transmitted to the call destination terminal via the session control device 2 and the call is terminated.
  • the session control device 2 holds information on the caller telephone number, the callee telephone number, and the call time for each session during a call.
  • “A” and “C” in FIG. 11 are the same numbers as in FIG.
  • the bit rate control device 1 acquires the usage rate of each wired / wireless link at a predetermined interval from each of the relay devices 3-1 to 3-3.
  • the usage rate is defined as a value obtained by dividing the actual communication amount by the communicable amount. Further, when the usage rate exceeds a predetermined threshold value, it may be notified immediately from the relay device without following this interval. Also, when the radio link is established between the relay devices 3-1 and 3-2 and the terminals 4-1 to 4-2n, the bit rate control device 1 is set to be notified when the radio wave condition deteriorates. Keep it.
  • the bit rate control device 1 Upon receiving the link usage rate from each of the relay devices 3-1 to 3-3, the bit rate control device 1 determines whether the usage rate exceeds a predetermined threshold for each link. The following processing is performed for the excess link. First, the information of FIG. 10 and FIG. 11 is acquired from the session control apparatus 2, and a list of sessions using the link is obtained by referring to the network configuration information held in advance. Next, a session for reducing the bit rate is determined among the sessions. As a determination method, there are a method of reducing the bit rate of a session other than an emergency call by using the information of FIGS. 10 and 11, and a method of reducing the bit rate of a session having a long talk time or a short session. After the determination, the bit rate of each session is instructed to the relay device.
  • the relay apparatus 3 may observe the ratio of silence in each session, notify the bit rate control apparatus 1 of this ratio, and lower the bit rate of a session with a high silence ratio. In many cases, whether or not there is silence can be identified by looking at the packet length. When the data for one packet is silent, a silent sound is not communicated, but an SID (Silent Insertion Descriptor) packet indicating silence is communicated. Since the SID packet is shorter than the voice packet, the relay apparatus can calculate the silence ratio by observing the ratio between the voice packet and the SID packet.
  • SID Simple Insertion Descriptor
  • the radio wave condition of the wireless link deteriorates, it instructs the bit rate reduction of the session.
  • These instructions are composed of a session identifier and a voice bit rate, and the session identifier is, for example, a set of IP addresses of two terminals that are talking.
  • the relay apparatus that has received the instruction instructs the bit rate for each session by the routing unit 32.
  • the method for indicating the bit rate for the terminal differs depending on the system.
  • bit rate control is possible by switching between these codecs.
  • the relay apparatus 3 transmits a bit rate (that is, codec) change instruction in a predetermined format to the IP addresses of the two terminals passed as identifiers.
  • the terminal that has received the instruction can control the bit rate by switching the bit rate according to the instruction.
  • AMR Adaptive Multi-Rate
  • NB Narrow Band
  • AMR-WB Wide Band
  • AMR Adaptive Multi-Rate
  • AMR-NB Narrow Band
  • AMR-WB Wide Band
  • AMR-NB 8 types from 4.75 kbps to 12.2 kbps
  • AMR-WB has 9 types from 6.6 kbps to 23.85 kbps.
  • Different bit rates are defined.
  • the AMR communication method is defined in RFC4867 of IETF.
  • CMR Codec Mode Request
  • a terminal that has received a voice packet in which a specific value is set in the CMR changes the bit rate according to the setting content of the CMR and transmits it.
  • the CMR field is rewritten by the relay device 3, and the bit rate control is realized by instructing the terminal.
  • the bit rate control device 1 performs the bit rate increase determination when the usage rate is lower than the second threshold when the usage rate of each link is acquired from the relay device.
  • a session for increasing the bit rate is determined from sessions using the link. Specifically, a method of increasing the session in order from the lowest bit rate until the second threshold is exceeded can be considered.
  • Example 2 is an example for the second embodiment.
  • the subscriber management device 6 and the charge management device 7 are server devices.
  • the subscriber information acquisition unit 15 and the billing information acquisition unit 16 of the bit rate control device 1 are realized by a combination of an Ethernet port of the server device and a program executed by the CPU.
  • the subscriber management device 6 holds information such as the service type subscribed for each ID (telephone number) and association of family discount services.
  • the charge management device 7 manages the call history and charge amount of each ID.
  • the point of specifying a link whose usage rate exceeds a predetermined value or a session whose radio wave condition has deteriorated is the same as in the first embodiment, and the method for determining the bit rate of each session is different.
  • information stored in the subscriber management device 6 and the billing management device 7 is used in addition to whether the call is an emergency call or whether the call time is long.
  • a service type stored in the subscriber management device 6 a premium service that can always make a call with high sound quality (high bit rate) can be considered.
  • the bit rate calculation unit 13 uses these pieces of information to calculate the priority of each session, and lowers the bit rate of a session with a low priority so that the usage rate of each link is less than or equal to the threshold value.
  • a method for calculating the priority a method in which the weighting factor of each item is preliminarily stored, the priority is calculated for each session, and the bit rate is reduced from a terminal with a low priority can be considered.
  • FIG. 12 shows an example of priority calculation.
  • the “item” column is a parameter for calculating the priority
  • the “weight” column is a weighting coefficient of each parameter
  • the “session 1” to “session 3” columns are each parameter added with a weight.
  • session 1 has the highest priority, followed by session 2 and session 3.
  • control may be performed to reduce the uniform bit rate.
  • the voice call is described as a target, but the present invention is not limited to this and can also be used for video communication.
  • the bit rate can be controlled as in the case of audio.
  • the bit rate determined by the standard is switched.
  • an arbitrary bit rate can be selected. Therefore, control to increase / decrease the bit rate by 100 kbps, for example, calculate the product of priority and bit rate for each session, and select the bit rate so that the value obtained by adding this value for all sessions is maximized Possible methods.
  • the first effect of the above embodiment and examples is that priority control can be performed during congestion. This is because the priority can be calculated using information acquired from one or both of the session control device and the relay device, and the bit rate can be controlled according to the priority.
  • the second effect of the above embodiment and examples is that the load on the relay device does not increase.
  • the reason is not to convert the bit rate by the relay device but to instruct the terminal to change the bit rate.
  • Appendix 1 A plurality of information devices each having a media communication function; A session control device for performing session control of media communication between the plurality of information devices; A relay device that relays media communication data between the plurality of information devices; A bit rate control device that calculates the priority of the session of the media communication using information acquired from at least one of the session control device and the relay device, and controls the bit rate of the session according to the priority When, A media communication system.
  • (Appendix 2) The media communication system according to attachment 1, further comprising at least one of a subscriber management device that manages subscriber information and a billing management device that manages billing information, wherein the bit rate control device includes the subscriber A media communication system, wherein the priority is calculated using information of at least one of a management device and the charge management device.
  • Appendix 3 The media communication system according to appendix 1 or 2, wherein the bit rate control device calculates the priority of the session based on whether or not an emergency call is made.
  • Appendix 4 The media communication system according to appendix 2 or 3, wherein the bit rate control device calculates the priority of the session based on whether or not the call is a free call.
  • Appendix 6 The media communication system according to appendix 5, wherein the relay device instructs the information device to specify the bit rate by rewriting a part of the media communication data.
  • Appendix 7 The media communication system according to appendix 6, wherein the media data to be rewritten is a field defined for requesting the information terminal as a communication destination to change the bit rate.
  • a plurality of information devices each having a media communication function, a session control device that performs session control of media communication between the plurality of information devices, a relay device that relays media communication data between the plurality of information devices, and the media A bit rate control method for a media communication system having a bit rate control device for controlling a bit rate of communication data, The bit rate control device acquires from at least one of the session control device and the relay device, calculates a priority of the session using the acquired information, and controls the bit rate of the session according to the priority Bit rate control method.
  • Appendix 12 The bit rate control method according to any one of appendices 8 to 11, wherein the bit rate control device instructs the determined bit rate to the information device via the relay device, and the information device transmits the bit rate.
  • a bit rate control method characterized by changing a rate.
  • Appendix 14 14. The media communication system according to appendix 13, wherein the media data to be rewritten is a field defined for requesting the information terminal as a communication destination to change the bit rate.
  • Appendix 17 The program according to appendix 15 or 16, wherein the priority of the session is calculated based on whether or not an emergency call is made.
  • Appendix 22 A computer-readable information recording medium storing the program according to any one of appendices 15 to 21.
  • the present invention can be used for voice communication services via a packet switching network such as an IP network.
  • a packet switching network such as an IP network.
  • Bit rate control device 2 Session control device 3-1 to 3-3 Relay device 4-1 to 4-2n Terminal 5
  • Control information network 6 Subscriber management device 7
  • Billing management device 11 Session information acquisition unit 12
  • Bit rate calculation unit 14 Bit rate instruction unit 31-1, 31-2 Communication unit 32 Routing unit 33-1, 33-2 Communication state acquisition unit 34 Communication state transmission unit 35 Bit rate instruction reception unit 36 Bit rate change instruction Part

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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

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
　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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