説明

IPネットワークの帯域管理装置

【課題】VoIPネットワークにおいて、ネットワーク設計値を超えて呼をアサインすると、既存通話チャネルに対して、遅延が生じたりパケット落ちが生じたりして音切れを起こすなどの影響を与える。
【解決手段】発呼がある度に、呼制御機能部51で制御パケット内の音声コーデック情報を参照し、新たに発呼したチャネルで使用する帯域を把握し、使用帯域計算部55で現在使用中の帯域に新たに発呼したチャネルで使用する帯域を足し合わせ、必要帯域を計算する。帯域比較部56でユーザにより任意に制限帯域を設けておき、必要帯域と制限帯域を比較し、必要帯域が制限帯域を越えているようであれば、新たに発呼したチャネルでの通話は行わないようにする。リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理が行え、既存通話チャネルに影響を与えないシステムが構築可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明はIPネットワークでの音声通話の使用帯域を管理するIPネットワークの帯域管理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、IP(Internet Protocol)を利用したデータ系ネットワークにおける通信の急激な普及に伴い、インターネットを利用した電話サービスであるVoIP(Voiceover IP)も実現されている。最近普及の進んでいるIP電話は、従来の電話に相当するものをVoIPとシグナリングを組合せてインターネット上で実現したものである。しかし、IPはベストエフォート型の通信プロトコルであり、IPネットワーク上で伝送されるパケットのリアルタイム性は必ずしも保証されていない。一方、VoIPで伝送される音声パケットには伝送品質が要求され、伝送遅延やパケットの欠落を出来るだけ少なくする必要がある。即ち、使用チャネル数が増えて使用回線帯域がネットワーク設計値の回線帯域を超えた場合、今まで正常に通話中であったチャネルでも遅延が生じたり、パケット落ちによる音切れを起こすなど通信品質に影響を与える。そこで、VoIPネットワークでの音声通信は、回線が輻輳する場合の音声通話のQoS(Qualityof Service)の確保が課題であった。
【0003】
このような課題を解決するため、音声系とデータ系を統合したIPネットワークにおいては、入力されるパケットのIPソースアドレス、TCP/IP、RTP、UDPの各ポート番号、およびTOS値などの少なくとも1つのパラメータに基づき、音声呼パケットか否かを識別し、音声呼パケットであると識別された時、ネットワークの伝送路が有する空き通信帯域と音声呼パケットの所要帯域とに基づき、音声呼パケットが伝送路を通過可能かの判定を行って、通過可能と判定された時のみ、音声呼パケットを伝送することによって一定の通信品質を保つようにしたものが知られている。(例えば、特許文献1参照)
【0004】
また、IPネットワーク上の音声トラヒックの伝送帯域を保証する音声トラヒック帯域保証システムとして、VoIP端末から発呼要求を受信すると、呼制御装置からトラヒック管理装置に発識別番号と着識別番号(電話番号、URL、IPアドレスなど)を通知し、トラヒック管理装置はこれら発着識別番号、内部に記憶しているIPネットワークの伝送経路、及び伝送経路における音声トラヒックに使用可能な伝送帯域及び使用中の伝送帯域を基に、当該呼への音声トラヒックへの伝送帯域の割当可否を判断し、割当が許可された場合には、呼制御装置へ割当可能を通知してVoIP端末の発呼を許可するようにして、伝送帯域を保証するようにしたものも知られている。(例えば、特許文献2参照)
【0005】
【特許文献1】特開2001−285342号公報
【特許文献2】特開2003−348137号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような従来装置においては、まず特許文献1に示されるものでは、音声呼パケットか否かを識別しているだけであり、VoIPでは各端末で使用されるコーデックは一定でない為、マルチレートでの音声コーデック情報を有したIPネットワークではリアルタイムに対応することができない。
また特許文献2に示されるものでは、呼制御装置は、当該呼に呼識別番号を割当て、発識別番号と着識別番号により内部に記憶しているデータベースから契約者情報を読み出して当該呼に使用するコーデック情報、および着IPアドレスを得て、トラヒック管理装置に送り、トラヒック管理装置は、コーデック情報、および発IPアドレスと着IPアドレスから当該呼の音声トラヒックに必要な伝送帯域を求め、音声トラヒックに必要な伝送帯域分の空きがあるかを判断している。このように帯域管理にリソースを多く取られると、スペックの低いマシンで処理する場合、処理負荷が問題となっていた。
【0007】
この発明は、このような従来の課題を解決するもので、制御パケット内の音声コーデック情報に基づいて帯域管理することにより、マルチレートでの音声コーデック情報を有したIPネットワークでもリアルタイムに帯域管理することができ、また過去の音声コーデック情報を基にQoS制御することにより処理負荷を低減したIPネットワークの帯域管理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明は、IPネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理するIPネットワークの帯域管理装置おいて、IPネットワークに接続された電話端末からの発呼がある度に、制御パケット内の音声コーデック情報を参照して、その発呼端末の使用コーデックを検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で検出された使用コーデックの値を加算してIPネットワークで必要な使用帯域を計算する使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された使用帯域と制限帯域とを比較し、使用帯域の値が制限帯域の値を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう呼制御機能部に指示し、使用帯域の値が制限帯域の値を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたものである。
【0009】
またこの発明は、IPネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、IPネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックからIPネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、制限帯域の値を高頻度の使用コーデック情報の値で割算してIPネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算するチャネル数計算部と、このチャネル数計算部で計算された概算チャネル数と呼制御機能部で検出された使用中チャネル数とを比較し、使用中チャネル数が概算チャネル数を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう呼制御機能部に指示し、使用中チャネル数が概算チャネル数を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう呼制御機能部に指示するチャネル数比較部とを備えたものである。
【0010】
またこの発明は、IPネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、IPネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックからIPネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、この高頻度の使用コーデック情報の値と使用中のチャネル数を乗算してIPネットワークで使用可能な概算使用帯域を計算する概算使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された概算使用帯域と制限帯域を比較し、概算使用帯域が制限帯域を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう呼制御機能部に指示し、概算使用帯域が制限帯域を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたものである。
【発明の効果】
【0011】
この発明は、コーデックマルチレートに対応したIPネットワークにおいて、リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理が行えるから、既存通話チャネルに影響を与えないシステムが構築可能となり、現在通話中の音声品質の劣化を招くこともなくなる。
また、過去の音声コーデックおよび使用チャネル数の統計情報を元に必要帯域またはチャネル数を概算するようにして帯域管理しているから、処理負荷の少ないシステムも実現可能となり、現在通話中の音声品質の劣化を招くこともなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1におけるIPネットワークの帯域管理装置について図に基づき説明する。図1はこの発明を適用したIPネットワークの形態の一例を示す構成図、図2はこの発明の実施の形態1における機能ブロック図、図3および図4はこの発明の実施の形態1における動作を示すシーケンス図である。
図1において、IPネットワーク1の幹線はルータ2によって互いに接続され、各ルータ2にはハブ3a、3bが接続されている。なお一般にルータ2はIPルータやそのIPルータを取り纏めるコアルータなどで構成され、IPネットワーク1の網が構成されるが、この図1では単純化のため、2つのルータ2間に接続された1本のIPネットワーク1で示している。
【0013】
ハブ3aにはIP電話端末4a〜4dが接続され、ハブ3bにはIP電話端末4e〜4h(以下、IP電話端末4a〜4hを一般化して説明する時は、a〜hを省略する。)が接続されている。またハブ3aにはこの発明の帯域管理装置5が接続され、VoIPにおけるIPネットワーク1での音声通話で使用される伝送帯域を管理している。この帯域管理装置5は、IP電話端末4が通話を行う際に、その発呼情報を基に通話が可能かどうかを判断するもので、その構成については図2で詳細に説明する。
このような構成で、ハブ3a、IP電話端末4a〜4d及び帯域管理装置5はある特定の地域Aに配置され、ハブ3a、IP電話端末4a〜4dは地域Aから遠く離れた地域Bに配置され、地域Aに配置されたIP電話端末4と地域Bに配置されたIP電話端末4との間でIPネットワーク1を介して通話が行えるようになっている。
【0014】
まず、この図1のシステム構成において、この発明の動作を簡単に説明する。
今、IP電話端末4bとIP電話端末4f、IP電話端末4dとIP電話端末4hが通話中に、IP電話端末4aがIP電話端末4eに対して新たに発呼したとする。この場合、IP電話端末4aからの新規呼(INVITE=招待)を帯域管理装置5が受け取ると、帯域管理装置5はINVITE内のSIP(Session Initiation Protocol)ヘッダに含まれるSDP(Session Description Protocol)メッセージから、この呼が使用する音声コーデック情報を読み取る。SIPはインターネット上で音声を交換するためのセッションを確立するために必要なシグナリングの1つで、IP電話では最も標準化されたシグナリング・プロトコルである。
図7は新規呼における制御パケットのフレーム構成図を示す。制御パケットはSIPヘッダ、SDPヘッダの他にIPヘッダおよびUDP(User Datagram Protocol)ヘッダを有する。
【0015】
帯域管理装置5は、読み取った音声コーデック情報と現在管理している通話中の呼が使用している総帯域を基に、IPネットワーク1の制限帯域内でIP電話端末4aからの新規呼をアサイン(許可)するか否かを判断する。通話中の総帯域が制限帯域を超えないような場合は許可可能として、IP電話端末4aとIP電話端末4eとの新規呼の接続を行う。通話中の総帯域が制限帯域を超えるような場合は許可不可として、IP電話端末4aからの新規呼の接続は行わない。
こうして、IPネットワーク1のQoS確保のため、新規呼を接続する際にIPネットワーク1に設定した制限帯域以上になる場合には新規呼を許可しないようにして、現在通話中の音声品質の劣化を防ぐようにする。
【0016】
次に、図2の機能ブロック図に基づいて、この発明の帯域管理装置の構成を説明する。図2において、IPネットワーク1に直接またはハブを介して接続された帯域管理装置5と、この帯域管理装置5に対して制限帯域や帯域管理方式を設定するユーザ管理装置6とで構成されている。ユーザ管理装置6はIPネットワーク網を運営管理している会社から一部の回線を借りて専用の回線として使用する企業(ユーザ)などに設置されるものである。したがってここで説明するIP電話端末4や帯域管理装置5は回線を借りている企業が専用使用するものである。
【0017】
帯域管理装置5は、IPネットワーク1に接続される呼制御機能部51を有している。この呼制御機能部51はSIPサーバ機能を有し、SIPのレジストリサーバー機能、プロキシサーバー機能により、IP電話端末4からの端末登録要求や、新規呼設定要求を受け付け管理する。SIPでは新規呼設定要求はINVITE(招待)メッセージと呼ばれ、INVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を読み取る事が可能となる。音声コーデック情報とは、64kbps(G.711 PCM)や8kbps(G.729 CS-ACELP)などであり、ここから音声情報の伝送速度(ビットレート)が分かる。したがって、呼制御機能部51はIP電話端末4からの発呼がある度に、その発呼信号に含まれている制御パケットから発呼端末が使用する音声コーデック情報を検出している。また、呼制御機能部51では、現在通話が行われている呼数(処理中のチャネル数)も把握している。
【0018】
ユーザ管理装置6に接続されたユーザ入力部52では、ユーザからの帯域管理方法の方式選択(以下に述べるリアルタイム方式、条件学習方式)と制限帯域情報を受け付け、選択された方式を方式選択部53へ出力し、制限帯域を制限帯域記憶部54へ出力する。ここで、制限帯域はユーザが占有して使用可能な伝送帯域のことで、その入力は、IPネットワーク設計値を超えないようユーザがユーザ管理装置6から任意に変更できる。このように制限帯域をユーザが任意に変更できるようにする理由は、回線の使用頻度が少ないときは制限帯域を小さく設定して、通信費用を安くするためであり、逆に、回線の使用頻度が高くなる場合は制限帯域を大きく設定して、回線の輻輳状態が続いて通話が繋がらないような状態を防ぐためである。
【0019】
方式選択部53は、ユーザ入力部52から出力された帯域管理方法の方式を、呼制御機能部51へ出力するもので、呼制御機能部51では、選択された方式により出力するデータが異なる。
まず、ユーザ入力部52にてリアルタイム方式が選択された場合について説明する。このリアルタイム方式は、IP電話端末4からの発呼の度にIPネットワーク1で使用可能な帯域をリアルタイムに計算して帯域管理するものである。リアルタイム方式が選択された場合、呼制御機能部51は受信した制御パケットから音声コーデック情報の使用コーデックa(64kbps、8kbpsなど)を使用帯域計算部55へ出力する。
【0020】
使用帯域計算部55は、呼制御機能部51から出力されたIP電話端末4の使用コーデックに基づき、現在IPネットワーク1で使用されている累計使用コーデックn(Mbps)の値と新たに発呼があったIP電話端末4の使用コーデックa(kbps)の値を加算(n+a)してIPネットワークで必要な使用帯域b(Mbps)を計算するものである。累計使用コーデックn(Mbps)は、呼制御機能部51より出力された通話中の音声コーデック情報の値(64kbps、8kbpsなど)をインクリメント(加算)し、使用帯域計算部55のバッファに算出結果(使用帯域)を保持することで求めることができる。使用帯域計算部55で計算された使用帯域b(Mbps)は帯域比較部56へ出力する。使用帯域計算部55では、呼制御機能部51より音声コーデック情報が出力されるたびに、上記処理を繰り返す。
【0021】
帯域比較部56は、ユーザ入力部52より出力され制限帯域記憶部54に記憶されている制限帯域c(Mbps)が入力されており、この制限帯域c(Mbps)の値と使用帯域計算部55から出力された使用帯域b(Mbps)の値とを比較する。比較した結果、制限帯域の値を使用帯域の値が越えるようであれば、呼制御機能部51に対して新規呼をアサイン(許可)しないように帯域制限の指示を行う。制限帯域の値が使用帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン(許可)するよう指示をする。
このようにリアルタイムに回線輻輳時の帯域管理を行うことにより、既存通話チャネルに影響を与えないシステム構築が可能となる。
【0022】
次に、ユーザ入力部52にて条件学習方式が選択された場合について説明する。この条件学習方式は、IPネットワーク1で既に使用している過去の統計情報を基に必要帯域を概算計算する機能で帯域管理するものである。条件学習方式が選択された場合、呼制御機能部51は、すでに通話中のIP電話端末4が使用している音声コーデック情報をチャネル数計算部57に、通話中のチャネル数(呼数)をチャネル数計算部58へ出力する。
チャネル数計算部57は、各IP電話端末4が使用中のコーデックを呼制御機能部51より収集する事により、そのIPネットワーク1で最も高い頻度で使用されているコーデックd(kbps)を求め、制限帯域記憶部54に記憶されている制限帯域c(Mbps)の値を、上記高頻度の使用コーデックである音声コーデック情報d(kbps)の値で割算(c/d)する事により、そのネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算する。チャネル数計算部57で計算した概算チャネル数はチャネル数比較部58へ出力する。
【0023】
チャネル数比較部58は、呼制御機能部51から出力された現在IPネットワーク1で使用中のチヤネル数(呼数)と、チャネル数計算部57から出力された概算チャネル数とを比較し、使用中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるかどうか判断する。比較した結果、使用中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるようであれば、呼制御機能部51に対して新規呼をアサイン(許可)しないように帯域制限の指示を行う。使用中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えないようであれば、新規呼をアサイン(許可)するよう指示をする。
このような条件学習機能を用いる事により、発呼の度に帯域計算することや計算した使用帯域と制限帯域を比較する必要がなくなる為、処理負荷を低減する事が可能となる。
【0024】
次に図2のブロック構成図における帯域管理装置の動作を図3および図4に基づき説明する。図3はリアルタイム方式の帯域管理のシーケンス図を、図4は条件学習方式の帯域管理のシーケンス図を示す。
まず、リアルタイム方式の帯域管理のシーケンスを示す図3について説明する。図3において、ステップST1では、ユーザ入力部52から方式選択部53にユーザが選択した帯域管理方式が送られ、ステップST2では、ユーザ入力部52から制限帯域記憶部54に制限帯域が送られる。なお、制限帯域記憶部54に送られた制限帯域は制限帯域記憶部54に記憶されと共に、その制限帯域は帯域比較部56に送られる。ステップST3では、方式選択部53に送られた選択方式が呼制御機能部51に送られ、ここでは呼制御機能部51ではリアルタイム方式が選択される。
【0025】
ステップST4では、IP電話端末4から新たに接続の発呼があり、その制御パケットのINVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部51で読み取る。ステップST5では、呼制御機能部51で読み取った新規呼で使用する音声コーデック情報a(kbps)を使用帯域計算部55に送る。ステップST6では、使用帯域計算部55が、現在IPネットワーク1で使用中の帯域、即ち累計使用コーデックn(Mbps)の値と、新たに発呼したチャネルで使用する帯域、即ち新規呼が使用する音声コーデック情報a(kbps)の値を加算(n+a)してIPネットワークで必要な使用帯域b(Mbps)を計算し、帯域比較部56に送る。
【0026】
ステップST7では、帯域比較部56にて、使用帯域計算部55で計算された使用帯域b(Mbps)の値と、制限帯域記憶部54から送られた制限帯域c(Mbps)の値とを比較し、IP電話端末4からの新規呼をアサイン(許可)するか否か(不許可)を判断する。比較した結果、使用帯域の値が制限帯域の値を越えるようであれば、新規呼をアサインしない(不許可)ように呼制御機能部51に対して帯域制限の指示を行う。使用帯域の値が制限帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン(許可)するよう呼制御機能部51に対して指示をする。
ステップST8では、呼制御機能部51は、帯域比較部56からの指示に基づいて、発呼があったIP電話端末4に対し、新規呼をアサイン(許可)する場合はOKの信号を、アサインしない(不許可)場合は、Busyの信号をそれぞれ出し、IP電話端末4の接続の可否を行なう。
【0027】
ステップST9では、別のIP電話端末4から新たに接続の発呼があり、その制御パケットのINVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部51が読み取るもので、ステップST4と同様なものである。以下、ステップST10からステップST13までは、ステップST5からステップST8までと同様な動作を行なう。またステップST14からステップST18までも、別のIP電話端末4から新たに接続の発呼があった場合の動作で、ステップST4からステップST8と同様な動作を行なう。
【0028】
このようにリアルタイム方式の帯域管理の場合は、IP電話端末4からの発呼がある度に、制御パケット内の音声コーデック情報(SIPヘッダのINVITE内のSDPメッセージより取得)を参照し、新たに発呼したチャネルで使用する帯域を把握し、次に現在使用中の帯域に新たに発呼したチャネルで使用する帯域を足し合わせ、必要帯域を計算する。そしてユーザにより任意に制限帯域を設けておき、計算した必要帯域と比較し、必要帯域が制限帯域を越えているようであれば、新たに発呼したチャネルでの通話は行わないようにする。こうして、リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理が行え、既存通話チャネルに影響を与えないシステムが構築可能となる。
【0029】
次に、条件学習方式の帯域管理のシーケンスを示す図4について説明する。図4において、ステップST1では、ユーザ入力部52から方式選択部53にユーザが選択した帯域管理方式が送られ、ステップST2では、ユーザ入力部52から制限帯域記憶部54に制限帯域が送られる。なお、制限帯域記憶部54に送られた制限帯域は制限帯域記憶部54に記憶されと共に、その制限帯域はチャネル計算部57に送られる。ステップST3では、方式選択部53に送られた選択方式が呼制御機能部51に送られ、ここでは呼制御機能部51では条件学習方式が選択される。
【0030】
ステップST4では、IP電話端末4から新たに接続の発呼(99コール目)があり、その制御パケットのINVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部51で読み取る。ステップST5では、呼制御機能部51で読み取った使用中の音声コーデック情報a(kbps)をチャネル計算部55に送る。ステップST6では、使用中のチャネル数(呼数)をチャネル数計算部58へ出力する。
ステップST7では、チャネル数計算部57において、呼制御機能部51より収集した各IP電話端末4が使用中のコーデックの中で、そのIPネットワーク1で最も高い頻度で使用されているコーデックd(kbps)を求め、制限帯域記憶部54から送られた制限帯域c(Mbps)の値を、上記高頻度の使用コーデックである音声コーデック情報d(kbps)の値で割算(c/d)する事により、そのネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算し、チャネル数比較部58へ出力する。ここでは概算チャネル数が100と計算されている場合について説明する。
【0031】
ステップST8では、チャネル数比較部58において、呼制御機能部51から収集した現在IPネットワーク1で処理中のチヤネル数(呼数)と、チャネル数計算部57で計算された概算チャネル数とを比較し、処理中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるかどうか判断する。そして比較判断した結果、処理中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えるようであれば、新規呼をアサインしない(不許可)ように呼制御機能部51に対して帯域制限の指示を行う。処理中のチャネル数が使用可能な概算チャネル数を越えないようであれば、新規呼をアサイン(許可)するよう呼制御機能部51に対して指示をする。
【0032】
ステップST9では、ステップST4でのIP電話端末4からの新たな接続の発呼は99コール目であるのに対し、概算チャネル数は100で、処理中のチャネル数は概算チャネル数を越えないので、呼制御機能部51は、チャネル数比較部58からの指示に基づいて、発呼があったIP電話端末4に対し、新規呼をアサイン(許可)するOKの信号を出す。こうして、IP電話端末4の発呼は回線接続される。
【0033】
ステップST10では、別のIP電話端末4から新たに接続の発呼(100コール目)があり、その制御パケットのINVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部51で読み取るもので、ステップST4と同様に動作するものである。以下、ステップST11からステップST14までは、ステップST5からステップST8までと同様な動作を行ない、ステップST15では、ステップST10でのIP電話端末4からの新たな接続の発呼は100コール目であるのに対し、概算チャネル数は100で、処理中のチャネル数は概算チャネル数を越えないので、ステップST9と同様に、呼制御機能部51はチャネル数比較部58からの指示に基づいて、発呼があったIP電話端末4に対し、新規呼をアサイン(許可)するOKの信号を出す。
【0034】
ステップST16では、別のIP電話端末4から新たに接続の発呼(101コール目)があり、ステップST16からステップST20まではステップST4からステップST8までと同様な動作を行なう。ステップST21では、ステップST16でのIP電話端末4からの新たな接続の発呼は101コール目であるのに対し、概算チャネル数は100で、処理中のチャネル数は概算チャネル数を越えるので、呼制御機能部51はチャネル数比較部58からの指示に基づいて、発呼があったIP電話端末4に対し、新規呼をアサインしない(不許可)Busyの信号を出す。こうしてIP電話端末4は回線接続されないよう帯域制限を受ける。
【0035】
なお上記した図4のシーケンスでは、新規呼が発生する間に通話中の呼が切断される(通話が終わる)ケースは考慮していないが、通話が終わる場合にも呼制御機能部51より使用するコーデックと処理中のチャネル数(呼数)を通知することにより、チャネル数計算部57及びチャネル数比較部58が保持している情報を再計算することにより、より正確な帯域管理が行なえる。
以上のようにこの発明の実施の形態1においては、IP電話端末4からの発呼の度に逐次制御パケット内の音声コーデック情報を参照するリアルタイム性を追求するか、過去の統計情報を元に計算する処理負荷低減を追及するかは、ユーザにより任意に選択可能とすることで、IPネットワークにおいて最適な帯域管理が行なえる。
【0036】
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2におけるIPネットワークの帯域管理装置について図5に基づき説明する。図5はこの発明の実施の形態2における機能ブロック図である。
図5において、IPネットワーク1に直接またはハブを介して接続された帯域管理装置5と、この帯域管理装置5に対して制限帯域や帯域管理方式を設定するユーザ管理装置6とで構成されている点は図2に示す実施の形態1と同じである。また帯域管理装置5は、リアルタイム方式の帯域管理装置と条件学習方式の帯域管理装置の2つの帯域管理装置を設けている点も実施の形態1と同じである。
【0037】
しかし、この発明の実施の形態2における帯域管理装置は、条件学習方式の帯域管理装置が実施の形態1と異なる。リアルタイム方式の帯域管理装置は実施の形態1と同じにつき、図2と同じ符号を付してその説明を省略する。
図5において、条件学習方式の帯域管理装置は、概算使用帯域計算部59と帯域比較部60とで構成されている。概算使用帯域計算部59は、呼制御機能部51から収集した各IP電話端末4が使用中の音声コーデック情報より、そのIPネットワーク1で最も高い頻度で使用されているコーデックd(kbps)を求め、また呼制御機能部51から収集した通話中のチャネル数(呼数)eと上記高頻度使用コーデックd(kbps)の値から、式f=d*eにより概算使用帯域f(Mbps)を計算する。この計算は所定周期毎に行い、その出力を帯域比較部60に送る。
【0038】
帯域比較部60では、概算使用帯域計算部59で計算された概算使用帯域f(Mbps)の値と、制限帯域記憶部54からの制限帯域c(Mbps)の値とを比較する。比較した結果、概算使用帯域の値が制限帯域の値を越えるようであれば、呼制御機能部51に対して新規呼をアサイン(許可)しないように帯域制限の指示を行う。概算使用帯域の値が制限帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン(許可)するよう指示をする。
なおこの実施の形態2に使用される帯域比較部60は、リアルタイム方式で使用される帯域比較部56と同じ機能につき、帯域比較部60と帯域比較部56とを兼用にして1個で構成してもよい。
【0039】
この実施の形態2における動作は、リアルタイム方式の帯域管理は図3に示すシーケンス図と同じにつき説明を省略する。条件学習方式の帯域管理は図6に示すシーケンス図の通りである。
以下、図6のシーケンス図について説明する。図6において、ステップST1からステップST3までは、図4にシーケンス図とほぼ同じであるが、制限帯域記憶部54に記憶されている制限帯域は帯域比較部60に送られる点が図4と異なる。
【0040】
ステップST4では、IP電話端末4から新たに接続の発呼(99コール目)があり、その制御パケットのINVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部51で読み取る。ステップST5およびステップST6では、呼制御機能部51で読み取った通話中の音声コーデック情報a(kbps)及び通話中のチャネル数(呼数)を概算使用帯域計算部59に送る。
ステップST7では、概算使用帯域計算部59において、呼制御機能部51より収集した各IP電話端末4が通話中のコーデックの中で、そのIPネットワーク1で最も高い頻度で使用されているコーデックd(kbps)を求め、また呼制御機能部51から収集した通話中のチャネル数(呼数)eと上記コーデックd(kbps)の値から、式f=d*eにより概算使用帯域f(Mbps)を計算し、その出力を帯域比較部60に送る。
【0041】
ステップST8では、帯域比較部60において、概算使用帯域計算部59で計算された概算使用帯域f(Mbps)の値と、制限帯域記憶部54からの制限帯域c(Mbps)の値とを比較し、概算使用帯域の値が制限帯域の値を越えるかどうか判断する。比較判断した結果、概算使用帯域の値が制限帯域の値を越えるようであれば、新規呼をアサイン(許可)しないように呼制御機能部51に対して帯域制限の指示を行う。概算使用帯域の値が制限帯域の値を超えないようであれば、新規呼をアサイン(許可)するよう呼制御機能部51に対して指示をする。
ステップST9では、呼制御機能部51は、帯域比較部60からの指示に基づいて、発呼があったIP電話端末4に対し、新規呼をアサイン(許可)する場合はOKの信号を、アサインしない(不許可)場合は、Busyの信号をそれぞれ出し、IP電話端末4の接続の可否を行なう。
【0042】
ステップST10では、別のIP電話端末4から新たに接続の発呼があり、その制御パケットのINVITEメッセージ内のSDPメッセージから、新規呼で用いようとする音声コーデック情報を呼制御機能部51が読み取るもので、ステップST4と同様なものである。以下、ステップST11からステップST15までは、ステップST5からステップST9までと同様な動作を行なう。またステップST16からステップST21までも、別のIP電話端末4から新たに接続の発呼があった場合の動作で、ステップST4からステップST9と同様な動作を行なう。
【0043】
このような条件学習機能を用いる事により、過去の情報を基に使用帯域の概算計算をするのでその計算は頻繁に行なう必要がなく、処理負荷を低減する事が可能となる。しかし使用帯域の見積もりが概算であるため、適切なQoS制御をするにはユーザ入力の制限帯域を低めに設定しておく必要がある。
【0044】
実施の形態3.
上記した実施の形態1および実施の形態1では、リアルタイム方式の帯域管理装置と条件学習方式の帯域管理装置の2つの帯域管理装置を設け、ユーザがその方式を選択して使用する例を説明したが、実施の形態3はリアルタイム方式の帯域管理装置または条件学習方式の帯域管理装置のどちら一方の帯域管理装置を設け、ユーザが帯域管理装置を選択しなくてもよいようにしたものである。したがってこの実施の形態3の場合は図2の方式選択部53も不要となる。
即ち、処理負荷は少し大きくなるが、リアルタイムに回線輻輳時の帯域管理を行いたい場合には、リアルタイム方式の帯域管理装置を設けて管理する。一方、帯域管理にリソースを多く取られると処理負荷が問題となる場合には、処理負荷の少ない条件学習方式の帯域管理装置を設けて管理する。このようにすることにより安価な帯域管理装置で現在通話中の音声品質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】この発明を適用したIPネットワークの形態の一例を示す構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1における機能ブロック図である。
【図3】この発明の実施の形態1のリアルタイム方式選択時おける動作を示すシーケンス図である。
【図4】この発明の実施の形態1の条件学習選択時における動作を示すシーケンス図である。
【図5】この発明の実施の形態2における機能ブロック図である。
【図6】この発明の実施の形態2の条件学習選択時における動作を示すシーケンス図である。
【図7】この発明のIPネットワークに使用される制御パケットの構成図である。
【符号の説明】
【0046】
1:IPネットワーク 2:ルータ
3a,3b:ハブ 4:IP電話端末
5:帯域管理装置 6:ユーザ管理装置
51:呼制御機能部 52:ユーザ入力部
53:方式選択部 54:制限帯域記憶部
55:使用帯域計算部 56:帯域比較部
57:チャネル数計算部 58:チャネル数比較部
59:概算使用帯域計算部 60:帯域比較部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
IPネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、上記IPネットワークに接続された電話端末からの発呼がある度に、制御パケット内の音声コーデック情報を参照して、その発呼端末の使用コーデックを検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で検出された使用コーデックの値を加算して上記IPネットワークで必要な使用帯域を計算する使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された使用帯域と上記制限帯域とを比較し、上記使用帯域の値が上記制限帯域の値を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう上記呼制御機能部に指示し、上記使用帯域の値が上記制限帯域の値を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう上記呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたIPネットワークの帯域管理装置。
【請求項2】
IPネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、上記IPネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックから上記IPネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、上記制限帯域の値を上記高頻度の使用コーデック情報の値で割算して上記IPネットワークで使用可能な概算チャネル数を計算するチャネル数計算部と、このチャネル数計算部で計算された概算チャネル数と上記呼制御機能部で検出された使用中チャネル数とを比較し、上記使用中チャネル数が上記概算チャネル数を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう上記呼制御機能部に指示し、上記使用中チャネル数が上記概算チャネル数を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう上記呼制御機能部に指示するチャネル数比較部とを備えたIPネットワークの帯域管理装置。
【請求項3】
IPネットワークに設定された制限帯域を超えないように帯域管理する帯域管理装置おいて、上記IPネットワークに接続された電話端末が使用中の音声コーデック情報を収集すると共に、使用中のチャネル数を検出する呼制御機能部と、この呼制御機能部で収集した音声コーデックから上記IPネットワークでもっとも高い頻度で使用されているコーデック情報を求め、この高頻度の使用コーデック情報の値と上記使用中のチャネル数を乗算して上記IPネットワークで使用可能な概算使用帯域を計算する概算使用帯域計算部と、この使用帯域計算部で計算された概算使用帯域と上記制限帯域を比較し、上記概算使用帯域が上記制限帯域を超える場合は、新たな発呼を不許可とするよう上記呼制御機能部に指示し、上記概算使用帯域が上記制限帯域を超えない場合は、新たな発呼を許可するよう上記呼制御機能部に指示する帯域比較部とを備えたIPネットワークの帯域管理装置。
【請求項4】
請求項1に記載の帯域管理装置と請求項2に記載の帯域管理装置を備え、上記2つの帯域管理装置のうち、どちらの帯域管理装置を使用するかユーザによって選択切り替えできる方式選択部を有したIPネットワークの帯域管理装置。
【請求項5】
請求項1に記載の帯域管理装置と請求項3に記載の帯域管理装置を備え、上記2つの帯域管理装置のうち、どちらの帯域管理装置を使用するかユーザによって選択切り替えできる方式選択部を有したIPネットワークの帯域管理装置。
【請求項6】
IPネットワークに設定される制限帯域は、ユーザの管理装置によって任意に変更できるようにした請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載のIPネットワークの帯域管理装置。
【請求項7】
電話端末からの音声コーデック情報は、制御パケットのSIPヘッダに含まれるSDPメッセージより取得するようにした請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載のIPネットワークの帯域管理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−244762(P2008−244762A)
【公開日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−81585(P2007−81585)
【出願日】平成19年3月27日(2007.3.27)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】