JP5659802B2 - 通信端末およびその送受信方法ならびにその端末を含む通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信端末およびその送受信方法ならびにその端末を含む通信システムに関し、特にメディアストリーム数に上限があるネットワークを介してメディアストリームの送受信を行う通信端末およびその送受信方法ならびにその端末を含む通信システムに関する。

本発明に関連するＮＧＮ（Next Generation Network ）で提供される帯域確保型通信では、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol ）によって端末間で能力や希望する通信の内容を交換するとともに、ＮＧＮ網に設置されたサーバに申請して、許可されたメディアストリームのみが通信可能となっている。ここで、メディアストリームとは、映像や音声等をパケット化した一連のパケット群のことを指す。

一方、本発明に関連するメディアストリーム送受信装置の一例として、メディアストリームをリアルタイム転送プロトコルによりネットワークにパケット送信するメディア配信装置と、そのネットワークに接続され、そのメディアストリームを遅延の大きい通信リンクへ送信する中継装置と、その中継装置に到着するそのパケットをモニターし、そのネットワークの状況を示すフィードバック情報をそのメディア配信装置に送信するパケット解析手段とを備えるメディアストリーム配信システムが開示されている（特許文献１参照）。

この技術は、メディアストリームの中継装置と端末装置の両方からのフィードバックに基づいて、メディア配信装置から中継装置までの送出レートおよび中継装置から端末装置までの送出レートを求め、送出レートの大きい方で余剰帯域を再送もしくは前方誤り訂正のために使用することで通信品質を向上させるものである。

また、この技術では、メディアストリームの一連のパケットを、ＩＰヘッダに含まれるソースアドレスおよび宛先アドレスの対、ならびにＵＤＰヘッダに含まれるソースポート番号および宛先ポート番号の対によって特定している。

また、他の関連技術の一例として、複数の無線端末と有線ネットワークとの通信を中継する中継装置は、通信識別データと必要帯域データとを記録した優先データ記録部と、優先データ記録部に記録された通信を優先的に中継する優先中継部と、通信識別データとメディア種別データとを通信制御装置から受信する要求受信部と、優先的に中継するメディア種別を選択する選択部と、選択したメディア種別のストリームの中継に要する帯域を示すデータと通信識別データとを優先データ記録部に追加して記録する更新部と、応答を送信する応答部とを備え、選択部は必要帯域データが示す帯域の和が所定の上限値を超えないようにメディア種別を選択する発明が開示されている（特許文献２参照）。

さらに、他の関連技術の一例として、第１サーバと、第１サーバとＳＩＰプロトコルで接続設定する装置と、第１サーバと通信する第１端末とを有する通信システムであって、第１サーバは接続要求メッセージを受信するインタフェースと、受信した接続要求メッセーに従い、そのＳＩＰプロトコルでその装置に対して接続設定を行う処理部と、その処理部の接続設定の後に、その第１端末から受信したデータをその装置に転送する第１転送処理部とを有する発明が開示されている（特許文献３参照）。

特開２００３−３３３５７７号公報 特開２００７−２７４５７７号公報 特開２０１０−２１３０２７号公報

しかし、上記本発明に関連するＮＧＮでは、１つのＳＩＰセッションあたりのメディアストリームの数は限られており、その制限を超えた数のメディアストリームは通信網で拒否されるという課題がある。たとえば、ＳＩＰセッションあたりのメディアストリームの数が２つまでと制限されているネットワークで、ＴＶ（Television）電話の通信を行いたいと仮定した場合を考えると、音声メディアストリーム１つと、映像メディアストリーム１つまでは通信可能だが、それ以上メディアストリームを増やすことができないため、複数の映像や音声のストリームを送りたい場合や、資料共有のストリームを送りたい場合に、３つ目以降のストリームが網で拒否されてしまい実現できなかった。

一方、特許文献１に記載の発明は、パケットロスの影響が波及する現象を低減させることを目的としており、その目的が本発明と全く相違する。後述するが、本発明の目的は通信網でのメディアストリーム数の制限を超えた通信を実現させることである。したがって、本発明の特徴である「複数のメディアストリームを、網からは１本のメディアストリームに見せかける」ための構成はこの発明には開示されておらず、よってこの発明により本発明と同様の効果を奏することはできない。

また、特許文献２に記載の発明は、メディア種別を考慮して、中継する通信の帯域制御を行うことを目的としており、その目的が本発明と全く相違する。したがって、本発明の特徴である「複数のメディアストリームを、網からは１本のメディアストリームに見せかける」ための構成はこの発明には開示されておらず、よってこの発明により本発明と同様の効果を奏することはできない。

さらに、特許文献３に記載の発明は、通信品質が保証されたＮＧＮにおいて、通信させる２者間のデータを転送することを目的としており、その目的が本発明と全く相違する。したがって、本発明の特徴である「複数のメディアストリームを、網からは１本のメディアストリームに見せかける」ための構成はこの発明には開示されておらず、よってこの発明により本発明と同様の効果を奏することはできない。

そこで、本発明の目的は、通信網でのメディアストリーム数の制限を超えた通信が可能な通信端末およびその送受信方法ならびにその端末を含む通信システムを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明による通信端末は、メディアストリーム数に上限があるネットワークを介して複数の通信端末がメディアストリームの送受信を行う通信システムにおける通信端末であり、前記メディアストリームの送受信に際し、前記メディアストリームの受信ポート番号と、前記メディアストリームの送信元ポート番号と、前記メディアストリームがどのようなものであるかを前記送信元ポート番号と関連付ける情報とが設定されることを特徴とする。

また、本発明による通信端末の送受信方法は、メディアストリーム数に上限があるネットワークを介して複数の通信端末がメディアストリームの送受信を行う通信システムにおける通信端末の送受信方法であり、前記メディアストリームの送受信に際し、前記メディアストリームの受信ポート番号と、前記メディアストリームの送信元ポート番号と、前記メディアストリームがどのようなものであるかを前記送信元ポート番号と関連付ける情報とを設定することを特徴とする。

また、本発明による通信システムは、上記複数の通信端末を含むことを特徴とする。

本発明によれば、通信網でのメディアストリーム数の制限を超えた通信が可能となる。

本発明に係る通信システムの一例の構成図である。 本発明に係る通信システムの通話開始時のシーケンスの一例を示す図である。 本発明に係る通信端末１，２内のソフトウエア構成を模式化したものの一例を示す図である。 本発明に係る通信システムにおけるＵＤＰヘッダの構成の一例を示す図である。 通常のＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージ（１）の一例を示す図である。 本発明に係る通信システムのＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージ（２）の一例を示す図である。 本発明に係る通信システムのＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージ（３）の一例を示す図である。 本発明に係る通信システムのＳＩＰの２００ＯＫメッセージの一例を示す図である。

まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明の概要について説明する。通信可能なメディアストリーム数に制限があり、メディアストリームをパケットの宛先（Destination ）ポート番号で識別しているネットワークにおいて、ネットワークのメディアストリーム数の上限を超える通信を可能とする。

ＳＩＰプロトコルを用いた通信開始前の能力交換において、メッセージを拡張し、メディアストリームの受信ポート番号だけでなく、送信元（Source）ポート番号の交換を可能とする。これにより、宛先ポート番号は同一であるが、送信元ポート番号が異なるパケットを受信側で正しく分離して所望の動作を行うことが可能となり、複数のメディアストリームを、網からは１本のメディアストリームに見せかけることが可能となる。

通常、ＮＧＮのような通信網では、ストリームの識別はＯＳＩ（Open Systems Interconnection）第４層のトランスポートプロトコルのポート番号で行う。ここでは、一例として２つの端末間でＵＤＰ(User Data Protocol)を用いた通信を行いたい場合を説明する。

通信に先立って、端末はＳＩＰサーバを介してＳＩＰプロトコルを交換することにより、お互いに自端末の能力や送受信したいストリームの情報を相手に知らせる。また同時に、ＳＩＰサーバは通信網にストリームを通すかどうかの判断を行ない、通信を許可する場合は通信網内の装置に設定を行う。

ストリームの情報はＳＩＰプロトコルに含まれるＳＤＰ( Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ) に記述し、通信網がストリームを識別するためのポート番号は、受信ポート番号を記述する。通常、通信網では、ストリームに含まれるパケットのトランスポートプロトコルの宛先ポート番号が、許可した通信のＳＤＰに記載されていた受信ポート番号と一致しているかを監視しているが、送信元ポート番号は監視していない。

したがって、送信元ポート番号が異なっていても、宛先ポート番号が許可されたポート番号と一致していれば、通信は可能となる。受信側端末では送信元ポート番号でストリームを区別することによって、通信網では一つと認識されたストリームを複数に分割することが可能である。ただし、送信元ポート番号は送信側が勝手に付与するため、受信側では分離したストリームのそれぞれがどのようなものか判別することができない。

そこで、本発明では、ＳＩＰメッセージに含まれるＳＤＰの記述に、メディアストリームの送信元ポート番号と、そのメディアがどのようなものであるかを関連付ける情報とを付加することによって、複数のメディアストリームを通信網上は一つのストリームと見せかける手段を提供する。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明に係る通信システムの一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係る通信システムの一例は、通信端末１および２と、ＮＧＮ網１１と、ＮＧＮ網１１内に設けられるＳＩＰサーバ１２と、エッジノード１３および１４とを含んで構成される。

同図に示す例では、通信端末１と２とがＮＧＮ網１１を介して相互にデータの交換を行う場合を示している。具体的には、通信端末１から送信されたデータは、通信端末１側に設けられたエッジノード１３、ＳＩＰサーバ１２、通信端末２側に設けられたエッジノード１４を介して通信端末２にて受信される。同様に、通信端末２から送信されたデータは、通信端末２側に設けられたエッジノード１４、ＳＩＰサーバ１２、通信端末１側に設けられたエッジノード１３を介して通信端末１にて受信される。

また、同図に示す例では、２つの通信端末１，２がＮＧＮ網を介して帯域確保型のＵＤＰ通信を行う場合を示している。また、通信は通信端末１から通信端末２に向けて開始するものとする。

図２は本発明に係る通信システムの通話開始時のシーケンスの一例を示す図である。同図に示すように、本発明に係る通信システムの通話開始時には、自通信端末からＳＩＰメッセージをＳＩＰサーバを介して相手通信端末に送信する。ＳＩＰメッセージにはＳＤＰが含まれ、そのＳＤＰに受信を希望するストリームの受信ポート番号を記載する。

双方の通信端末はお互いの通信能力や送受信を希望するメディアの情報をＳＩＰメッセージおよびＳＤＰで交換するとともに、ＳＩＰサーバはＳＩＰメッセージおよびＳＤＰの記述を参照し、通信を許可した場合には、ＳＤＰに記述されているＵＤＰポート番号をもつパケットを通過させるようにエッジノードに設定を行う。

自通信端末は相手端末から受信したＳＤＰに記載された受信ポート番号を、送信するＵＤＰパケットの宛先送信ポート番号として送信する。ＮＧＮ網のエッジノードはＵＤＰパケットの宛先送信ポート番号がＳＩＰサーバから設定されたポート番号と同一か確認し、一致していればパケットを中継し、不一致であればパケットを廃棄する等して通信を拒否する。本実施形態では、説明を簡略化するために、このＮＧＮ網では、１セッション（ＳＩＰトランザクション）あたり、２本のメディアストリームしか許容していないとする。

図３は本発明に係る通信端末１，２内のソフトウエア構成を模式化したものの一例を示す図である。同図を参照すると、本発明に係る通信端末１，２内には、アプリケーション３１と、アプリケーション３２と、ＵＤＰプロトコル３３と、下位通信プロトコル３４とを含むソフトウエアが設けられている。また、アプリケーション３１は音声受信部３１ａと、映像受信部３１ｂとを含み、アプリケーション３２は映像受信部３２ｂを含んでいる。

同図に示すように、ＵＤＰプロトコル３３からアプリケーション３１，３２や、アプリケーション３１，３２内のモジュールにパケットを渡す際には、通常ポート番号によってパケットを識別している。

図４は本発明に係る通信システムにおけるＵＤＰヘッダの構成の一例を示す図である。ＵＤＰヘッダはＵＤＰデータに付与されるものである。同図を参照すると、本発明に係る通信システムにおけるＵＤＰヘッダ２０の一例は、宛先ポート番号２１と、送信元ポート番号２２と、その他ＵＤＰヘッダ情報２３と、データ２４とを含んで構成される。

ＮＧＮ網１１では宛先ポート番号２１が監視され、ストリームの識別子として用いられる。送信元ポート番号２２は監視されないため、宛先ポート番号２１が一致していれば送信元ポート番号２２が異なっていても同一のストリームとして扱われるが、通信端末１，２内のＵＤＰプロトコル３３では送信元ポート番号２２が異なっていればストリームを識別できるため、別のアプリケーションやモジュールにパケットを渡すことが可能である。

次に、第１実施形態の動作について説明する。通信端末１は、通信端末２と映像ストリーム２本および音声ストリーム１本を使用したＴＶ電話を行うと仮定する。通信開始時には図２に示すようにＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージを送信するが、このＩＮＶＩＴＥメッセージにはＳＤＰが含まれており、受信を希望するストリームの受信ポート番号が記述してある。

図５は通常のＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージ（１）の一例を示す図である。同図を参照すると、通常は、ＩＮＶＩＴＥメッセージ（１）のＳＤＰには映像ストリームの受信ポート番号２つ（“１０１００”と“１０２００”）と音声ストリームの受信ポート番号（“１００００”）１つを記載するが、このＮＧＮ網ではメディアストリーム数の上限が“２”であるため、通信が拒否されてしまう。

図６は本発明に係る通信システムのＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージ（２）の一例を示す図である。同図を参照すると、映像ストリームおよび音声ストリームをＮＧＮ網を通過させるために、ＩＮＶＩＴＥのＳＤＰには音声の受信ポート番号を１つ（“１００００”）と映像の受信ポート番号も１つ（“１０１００”）の計２つを記述する。

この状態で、通信端末２から送信される映像メディアストリームのＵＤＰパケットは宛先ポート番号が“１０１００”となるが、たとえば、送信ポート番号に“１０１００”と“１０２００”を使うことにより、通信端末１で２つのメディアストリームを分離することが可能である。

ただし、通信端末２から送信されるＵＤＰパケットの送信ポート番号は通信端末２が独自に付与するため、たとえば通信端末１が図３のような内部構成になっていた場合に、それぞれのストリームをアプリケーション３１もしくは３２のどちらに渡してよいか判断することができない。

そこで、本発明では図７および図８に示すように、ＳＤＰを拡張し、送信元ポート番号と、それに関連付けられる情報を付与して送信する。図７は本発明に係る通信システムのＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージ（３）の一例を示す図、図８は本発明に係る通信システムのＳＩＰの２００ＯＫメッセージの一例を示す図である。

本実施形態の特徴は、図７および図８に示す“ａ＝ｆｍｔｐ”の行の記述にあり、アプリケーションと送信元ポート番号とを関連つけている。ただし、メッセージの内容は一例であり、これに限定されるものではない。図７に示す映像メディアストリームの送信元ポート番号（“２０１００”および“２０２００”）は、通信端末１からＵＤＰを送信する場合の送信元ポート番号であり、アプリケーション１（ａｐｌ１）は送信元ポート番号“２０１００”で、アプリケーション２（ａｐｌ）は送信元ポート番号“２０２００”でそれぞれ送信することを示している。

一方、通信端末２から送信する映像メディアストリームのＵＤＰ送信元ポート番号は、図８に示すＳＩＰシーケンスの２００ＯＫに含まれるＳＤＰに記載されており、アプリケーション１（ａｐｌ１）宛のパケットの送信元ポート番号は、“４０１００”、アプリケーション２（ａｐｌ１）宛のパケットの送信元ポート番号は“４０２００”である。

一方で、通信端末２からは、どちらのアプリケーション宛の映像メディアストリームも、ＵＤＰパケットの宛先ポート番号は通信端末１からのＩＮＶＩＴＥのＳＤＰに記載されている“１０２００”であり、ＮＧＮ網１１からは１つのメディアストリームに見える。

以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、ＮＧＮ網でのメディアストリーム数の上限が定まっていても、それを超えるメディアストリームの送受信が可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態において、ＳＤＰは拡張しないで、ＳＩＰメッセージは図６に示すように送信し、予め送信元ポート番号とアプリケーションとの関係を固定で設定しておくことも可能である。

以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、通常のＳＩＰメッセージを用いて、上限を超えるメディアストリームの送受信が可能となる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。送信メッセージは上記第２実施形態と同様であるが、送信元ポート番号とアプリケーションとの関係を固定しないで、最も送信元ポート番号が小さいストリームをアプリケーション１、その次に小さいストリームをアプリケーション２と決めておく等、送信元ポート番号の相対的な大小とアプリケーションとを関連付けておくことも可能である。

以上説明したように、本発明の第３実施形態によれば、通常のＳＩＰメッセージを用いて、上限を超えるメディアストリームの送受信が可能となり、かつ送信元ポート番号とアプリケーションとの関係を固定で設定する手間を省くことが可能となる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。本発明はＮＧＮ網に限らず、予め通信内容を網に申請し、通信の許可を求めるネットワークで、かつメディアストリームに上限数がある場合に有効である。また、メッセージもＳＩＰやＳＤＰに限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の第４実施形態によれば、ＮＧＮ網以外の網にも適用が可能となる。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１） メディアストリーム数に上限があるネットワークを介して複数の通信端末がメディアストリームの送受信を行う通信システムにおける通信端末の送受信方法であり、前記メディアストリームの送受信に際し、前記メディアストリームの受信ポート番号と、前記メディアストリームの送信元ポート番号と、前記メディアストリームがどのようなものであるかを前記送信元ポート番号と関連付ける情報とを設定し、かつ予め通信内容を申請して通信の許可を求めるネットワークに適用されることを特徴とする通信端末の送受信方法。

本発明はＮＧＮに限定されず、ストリーム数に制限のあるネットワークであれば本発明の適用が可能である。

１、２ 通信端末
１１ ＮＧＮ網
１２ ＳＩＰサーバ
１３、１４ エッジノード
２１ 宛先ポート番号
２２ 送信元ポート番号
２３ その他ＵＤＰヘッダ情報
２４ データ
３１、３２ アプリケーション
３１ａ 音声受信部
３１ｂ、３２ｂ 映像受信部
３３ ＵＤＰプロトコル
３４ 下位通信プロトコル

Claims (10)

1. メディアストリーム数に上限があり、前記メディアストリームを当該メディアストリームの受信ポート番号により識別するネットワークを介して複数の通信端末がメディアストリームの送受信を行う通信システムにおける通信端末であり、
   異なる複数の前記メディアストリームの送受信に際し、前記複数のメディアストリームに、同一の前記受信ポート番号を設定し、
   前記複数のメディアストリームのそれぞれに対して異なる送信元ポート番号を設定し、
   前記複数のメディアストリームがそれぞれどのようなものであるかを、前記送信元ポート番号と関連付ける情報を設定する、
   ことを特徴とする通信端末。
2. 対向する通信端末との間で能力や希望する通信の内容を交換するメッセージに、前記受信ポート番号と、前記送信元ポート番号と、前記情報とが付加されることを特徴とする請求項１記載の通信端末。
3. 対向する通信端末との間で能力や希望する通信の内容を交換するメッセージに、前記受信ポート番号が付加され、かつ前記メッセージとは別に、前記送信元ポート番号と、前記情報とが設定されることを特徴とする請求項１記載の通信端末。
4. 対向する通信端末との間で能力や希望する通信の内容を交換するメッセージに、前記受信ポート番号が付加され、かつ前記メッセージとは別に、前記送信元ポート番号の相対的な大小と前記情報とが関連付けられることを特徴とする請求項１記載の通信端末。
5. 予め通信内容を申請して通信の許可を求めるネットワークに適用されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の通信端末。
6. メディアストリーム数に上限があり、前記メディアストリームを当該メディアストリームの受信ポート番号により識別するネットワークを介して複数の通信端末がメディアストリームの送受信を行う通信システムにおける通信端末の送受信方法であり、
   異なる複数の前記メディアストリームの送受信に際し、前記複数のメディアストリームに、同一の前記受信ポート番号を設定し、
   前記複数のメディアストリームのそれぞれに対して異なる送信元ポート番号を設定し、
   前記複数のメディアストリームがそれぞれどのようなものであるかを、前記送信元ポート番号と関連付ける情報を設定する、
   ことを特徴とする通信端末の送受信方法。
7. 対向する通信端末との間で能力や希望する通信の内容を交換するメッセージに、前記受信ポート番号と、前記送信元ポート番号と、前記情報とを付加することを特徴とする請求項６記載の通信端末の送受信方法。
8. 対向する通信端末との間で能力や希望する通信の内容を交換するメッセージに、前記受信ポート番号を付加し、かつ前記メッセージとは別に、前記送信元ポート番号と、前記情報とを設定することを特徴とする請求項６記載の通信端末の送受信方法。
9. 対向する通信端末との間で能力や希望する通信の内容を交換するメッセージに、前記受信ポート番号を付加し、かつ前記メッセージとは別に、前記送信元ポート番号の相対的な大小と前記情報とを関連付けることを特徴とする請求項６記載の通信端末の送受信方法。
10. 請求項１から５に記載の複数の通信端末を含むことを特徴とする通信システム。

Images