(57)【要約】  本発明は、リアルタイム・マルチメディア・セッションの品質を改善するためのシステム及び方法を提供する。前記システム及び方法において、リアルタイム・パケット・ストリームの各端点は、（１）当該端点により受信されたストリームの品質を記述する複数のフィードバックレポートと、（２）当該端点により受信された前記複数のフィードバックレポートに基づいており、且つ、もう１つの離れた端点により受信されたストリームの品質を記述する複数のフォワードレポートと、を送信する。前記複数のフォワードレポートは、ルータによって、ルータと前記離れた端点との間に生じているネットワーク内の問題を避けてパケットを再ルーティングするのに使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク内のルータを介して第１の端点と第２の端点との間で送信されるパケットストリームの品質を改善するための方法であって、
ａ．  前記第１の端点から前記第２の端点へと送信される第１のパケットストリームの品質をモニタリングし、
ｂ．  前記第１のパケットストリームの品質を記述するフィードバックレポートを生成し、
ｃ．  前記フィードバックレポートを、前記第２の端点から前記第１の端点へと送信される第２のパケットストリーム内に含ませ、
ｄ．  前記フィードバックレポートに基づいたフォワードレポートを生成し、
ｅ．  前記フォワードレポートを、少なくとも一部が前記第１の端点から前記第２の端点へのルートに沿って送信される前記第１のパケットストリーム内に含ませ、
ｆ．  別のルートを使用すべきかどうかを、前記ルータにおいて、前記フォワードレポートに基づいて判断する、
という複数のステップを備える方法。
【請求項２】
別のルートを使用すべきかどうかの前記判断では、ネットワーク問題が前記ルータと前記第２の端点との間で生じているかどうかを予測し、
更に、
ａ．  ネットワーク問題が前記ルータと前記第２の端点との間で生じていると予測された場合、前記第１のパケットストリーム内の少なくとも１つのパケットを、前記別のルートを使用して送信し、前記ネットワーク問題を避ける、
というステップを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のパケットストリームの品質の前記モニタリングは、前記第２の端点で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のパケットストリームの品質の前記モニタリングでは、少なくとも１つの劣化のレベルを判断し、前記第１のパケットストリームに関する品質指標を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
フィードバックレポートの前記生成では、前記品質指標を、前記フィードバックレポート内に含ませるためにフォーマットし、
フォワードレポートの前記生成では、前記フィードバックレポートからの前記品質指標を、前記フォワードレポート内に含ませるためにフォーマットする、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
別のルートを使用すべきかどうかの前記判断では、前記フォワードレポートの前記品質指標を、閾値と比較する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
別のルートを使用すべきかどうかの前記判断では、前記フォワードレポートの前記品質指標を、ルータ品質指標と比較する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ネットワーク内の第１の端点と第２の端点との間で送信されるパケットストリームの品質を改善するためのシステムであって、
ａ．  前記第１の端点から前記第２の端点へと送信される第１のパケットストリームの品質をモニタリングするパフォーマンスモニタリング部と、
ｂ．  前記第１のパケットストリームの品質を記述するフィードバックレポートを生成し、前記フィードバックレポートを、前記第２の端点から前記第１の端点へと送信される第２のパケットストリーム内に含ませるフィードバック報告部と、
ｃ．  前記フィードバックレポートに基づいたフォワードレポートを生成し、前記フォワードレポートを、少なくとも一部が前記第１の端点から前記第２の端点へのルートに沿って送信される前記第１のパケットストリーム内に含ませるフォワード報告部と、
ｄ．  別のルートを使用すべきかどうかを、前記フォワードレポートに基づいて判断するフォワードレポート解析部と、
を備えるシステム。
【請求項９】
前記フォワードレポート解析部は、ネットワーク問題が前記フォワードレポート解析部と前記第２の端点との間で生じているかどうかを、前記フォワードレポートから予測するように構成されており、
更に、
ａ．  前記ネットワーク問題が前記フォワードレポート解析部と前記第２の端点との間で生じていると予測された場合、前記第１のパケットストリーム内の少なくとも１つのパケットを、前記別のルートを使用して送信し、前記ネットワーク問題を避ける再ルーティング部、
を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記パフォーマンスモニタリング部は、前記第２の端点に位置している、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記パフォーマンスモニタリング部は、少なくとも１つの劣化のレベルを判断し、前記第１のパケットストリームに関する品質指標を生成するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フィードバック報告部は、前記品質指標を、前記フィードバックレポート内に含ませるためにフォーマットするよう構成されており、
前記フォワード報告部は、前記フィードバックレポートからの前記品質指標を、前記フォワードレポート内に含ませるためにフォーマットするよう構成されている、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記フォワードレポート解析部は、前記フォワードレポートの前記品質指標を、閾値と比較するよう構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記フォワードレポート解析部は、前記フォワードレポートの前記品質指標を、ルータ品質指標と比較するよう構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークのモニタリング及びルーティングを行うシステム及び方法に関する。より詳細には、本発明は、ネットワークの端点（endpoint）間のリアルタイム・マルチメディア・セッションの品質を改善するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Voice over IP通話及びテレビ会議のようなリアルタイム・マルチメディア・セッションは、基盤とするパケット伝送ネットワーク（packet transport network）の品質に大いに依存する。ネットワークの輻輳（congestion）といった問題は、音声通話又はビデオ通話の品質に大いに影響を与える可能性があると共に、ユーザに大いに不満を与える可能性がある。本発明は、リアルタイム・マルチメディア・セッションの品質を改善し得る手段を提供する。
【０００３】
リアルタイム・マルチメディア・トラフィックは一般に、UDP and IPパケット内にカプセル化されたＲＴＰ（Real-Time Transport Protcol - IETF RFC3550）フレームの形で伝達（carry）される。ある種のパフォーマンスフィードバックは、ＲＴＣＰ（Real-Time Transport Control Protcol - IETF RFC3550）プロトコル、特にReceiver Report（RR - IETF RFC3550）レポートタイプやeXtended Report（XR - IETF RFC3611）レポートタイプで提供される。
【０００４】
従来のシステムでは、ＲＴＰストリームの品質は、受信システムＹにより測定され、複数のＲＴＣＰ  ＲＲレポート又はＲＴＣＰ  ＸＲレポートを利用して送信システムＸに報告（report）される。これらのレポートは、ＹからＸに送信されるパケット・ストリーム内に挿入される。従って、リアルタイム・マルチメディア・パケット・ストリームは、複数のＲＴＰフレームを有するような、一の端点システムから第２の端点システムへのストリームを含み、当該ストリーム内には、第２の端点システムから第１の端点システムへのストリームの品質についての複数のレポートが挿入される。
【０００５】
例えば、RTP(X,Y)が、ＸからＹに送信されるＲＴＰフレームを表し、RTCP(X,Y)が、ＸからＹへのストリームの品質を記述するＲＴＣＰレポートを表すとすると、一般的なストリームは次のようになる。
ＸからＹ：
RTP(X,Y)--- RTP(X,Y)--- RTCP(Y,X)--- RTP(X,Y)--- RTP(X,Y)--- RTP(X,Y)
ＹからＸ：
RTP(Y,X)--- RTP(Y,X)--- RTCP(X,Y)--- RTP(Y,X)--- RTP(Y,X)--- RTP(Y,X)
これは、ＲＴＰ（RFC3550）プロトコルの標準的且つ慣例的な用法である。
【０００６】
パケットストリームがＸからＹ及びＹからＸへととるパスは、パケットネットワーク内のルータにより独自に決定される。これは、パスが各パケットストリーム毎に異なり得ること、且つしばしば異なることを意味する。例えば、図１は、パケットがネットワーク８内で端点Ｍから端点Ｎへととり得る１つのパス２を示す。ネットワーク８は、複数のノードＯ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，及びＴを有する。別のパス４が、端点Ｎから端点Ｍへと示されている。
【０００７】
ルーティング機能にとって、輻輳に関する問題に気付く事は望ましいことである。それは、ルート決定に影響を及ぼす可能性があると共に、呼び出し（call）の再ルーティングのトリガとして利用可能だからである。このことは、ルータは一般にルータと受信端点との間で起こる問題には気付かない、という問題を浮き彫りにする。例えば、ノードＲ、即ち、図１に描かれたネットワーク８内で端点Ｍと端点Ｎとの間に位置するルータは、ノードＰにおけるネットワーク輻輳問題には気付かない。ノードＰは、パス２上でノードＲと端点Ｎとの間に位置するからである。仮にノードＲがノードＰにおけるネットワーク輻輳問題に気付いた場合、ノードＲは、図２に示すパス６のように、パケット用の別のルートを利用してノードＰを避けることができ、これにより、マルチメディアストリームの品質を改善することができる。ルータＲについての１つの解決策は、端点Ｎから来るパフォーマンスレポートを調査することである。しかしながらこれは、実装が複雑であり、且つ、端点Ｎから端点Ｍへのパケットストリームが端点Ｍから端点Ｎとは別のルートに続く場合には実用的でない可能性がある。
【０００８】
先行技術によるこの問題への解決策として、Frame Relayフレームヘッダ内のＦＥＣＮ（Forward Explicit Congestion Notification）ビット及びＢＥＣＮ（Backward Explicit Congestion Notification）ビットが挙げられる。このフレームヘッダは、スイッチ輻輳に基づいてトラフィックを調整（throttle）するのに利用可能である。これらのビットは、オペレーション中の「バイナリ」であり、専らパケットの発信源に「出力を制限すべし」という信号を返すためのものとなっている。これは、次のような理由で、大部分のマルチメディアアプリケーションでは機能しない。（ａ）パケット速度（packet rate）は、音声又はリアルタイム映像の配信要求に合わせるために一定に保たれなければならない。（ｂ）マルチメディアアプリケーションでは、補正動作が、再ルーティング又は優先付け変更のトリガとなる。
【０００９】
従って、この問題への改善された解決策に対する要望が存在しており、非常に大規模なネットワークに適用可能な解決策が要望されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、この要望に、次のようなシステム及び方法を提供することで答える。それはすなわち、リアルタイム・パケット・ストリームの各端点が、（１）当該端点により受信されたストリームの品質を記述する複数のフィードバックレポートと、（２）当該端点により受信された前記複数のフィードバックレポートに基づいており、且つ、もう１つの離れた端点（remote endpoint）により受信されたストリームの品質を記述する複数のフォワードレポートと、を送信するようなシステム及び方法である。
【００１１】
更なる目的、特徴、及び利点は、後述する本発明の詳細な説明を、図面及び添付の特許請求の範囲と関連付けて考慮することで明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３を参照すれば、ネットワーク２０が示されており、当該ネットワーク２０は、複数のノードＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，及びＨにより接続された第１の端点Ａ及び第２の端点Ｂを備えている。第１の端点Ａ、第２の端点Ｂの各々は、ＩＰ電話、メディアゲートウェイ、テレビ会議システム等を備えていてもよい。使用時に、第１の端点Ａは、第１のパケットストリーム２２を第２の端点Ｂに送信し、第２の端点Ｂは、第２のパケットストリーム２４を第１の端点Ａに送信して、マルチメディア（音声又は映像）パケットのリアルタイムフローを提供する。
【００１３】
Ａ．品質のモニタリング
上記の実施例では、第１のモニタＭ１が第１の端点Ａに設けられており、第２のモニタＭ２が第２の端点Ｂに置かれている。他の実施例では、これらのモニタの一方又は両方がネットワークの１つの接続点に設けられていてもよく、当該接続点は、それぞれの端点の比較的近くに置かれることが好ましい。第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２はそれぞれ、第２のパケットストリーム２４及び第１のパケットストリーム２２の品質をモニタリングするためのパフォーマンスモニタリング部（component）を備える。一の実施例では、モニタＭ１及びＭ２のそれぞれのパフォーマンスモニタリング部が、到来するパケットストリーム２２又は２４を、少なくとも１つの劣化（impairment）のレベルを判断し、且つ、パケットストリーム２２又は２４に関する品質指標（quality measure）を生成することでモニタする。このようなモニタリングは、周期的な時間間隔（例えば１０秒毎）で実行されてもよく、パケットストリーム２２及び２４が送信される間にいくつかの品質指標が生成されてもよい。上記の劣化には、パケット遅延、パケット損失（この場合、いくつかのパケットが失われる又は遅れて到達して破棄される）、ジッタ（この場合、パケットの到達時間が変動する）、又は歪みが制限なく含まれ得る。上記の品質指標には、平均パケット遅延、平均パケット損失率、平均ジッタ、又は平均歪みが制限なく含まれ得る。
【００１４】
様々な実施例において、上記のモニタの一方又は両方は、ＶＱｍｏｎのようなサービス品質モニタ（quality of service monitor）を商業的に利用可能である。ＶＱｍｏｎは、Telchemy, Incorporatedから入手可能である（「ＶＱｍｏｎ」は、Telchemy, Incorporatedの商標である）。ＶＱｍｏｎは、タイトル「Quality of Service Monitor for Multimedia Communications System」の米国特許第6,741,569号、タイトル「Dynamic Quality of Service Monitor」の米国特許出願第09/574,472号、及び「Quality of Service Monitor for Multimedia Communications System」の米国特許出願第10/802,536号に、より完全に記載されており、これらは言及によりここに組み込まれる。
【００１５】
到来するパケットストリーム２２又は２４の品質をモニタリングすることで、第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２は、いつ、ネットワーク問題（例えば輻輳）、ノード障害（node failure）、又はラインカード障害（line card failure）が、受信パケットストリーム２２又は２４がとった送信パス内で生じたかを特定することができる。例えば、続けて図３を参照するに、仮にネットワーク問題がノードＤに関するものである場合、第２のモニタＭ２のパフォーマンスモニタリング部は、第２の端点Ｂにより受信されたパケットストリーム２２に関して高い劣化レベルを検出すると共に、ネットワーク問題が第１の端点Ａから第２の端点Ｂへの送信パス上で生じている事を示す品質指標を生成することになる。
【００１６】
Ｂ．フィードバックレポートの生成
第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２はそれぞれ更に、フィードバック報告部を備える。第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２のそれぞれのフィードバック報告部は、端点Ａ又はＢにより受信されたパケットストリーム２２又は２４の品質を記述するフィードバックレポートを生成する。例えば、続けて図３を参照するに、第２のモニタＭ２のフィードバック報告部は、第２のモニタＭ２のパフォーマンスモニタリング部により生成された品質指標を解析し、品質指標を利用してフィードバックレポート２６を生成する。従って、フィードバックレポート２６には、第２の端点Ｂにより受信されたパケットストリーム２２の品質が記述される。一の実施例では、フィードバック報告部は、第２のモニタＭ２のパフォーマンスモニタリング部により生成された品質指標をコピーし、品質指標を、フィードバックレポート２６内に含ませるためにフォーマットする。そして、ネットワーク２０に問題が生じている上述の例に戻る場合、フィードバックレポート２６は、ネットワーク問題が第１の端点Ａから第２の端点Ｂへの送信パス上で生じている事を示すことになる。
【００１７】
所定の実施例では、フィードバックレポート２６が、ＲＴＣＰ  ＲＲレポート又はＲＴＣＰ  ＸＲレポートを含んでいてもよい。他の実施例では、フィードバックレポート２６が、他の適切なプロトコルと互換性のあるレポートを含んでいてもよい。当該プロトコルには、Ｈ．３２３（International Telecommunication Unionが作成）、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）、又はＭＧＣＰ（Media Gateway Control Protocol）が制限なく含まれ得る。
【００１８】
フィードバックレポート２６の生成後、第２のモニタＭ２のフィードバック報告部は、フィードバックレポート２６を、第２の端点Ｂから第１の端点Ａへと送信される第２のパケットストリーム２４内に含ませる。種々の実施例では、複数のフィードバックレポートを、周期的な時間間隔（例えば１０秒毎）で、生成する、且つ／又は第２のパケットストリーム２４内に含ませる。これにより、複数のフィードバックレポートが、第２の端点Ｂから第１の端点Ａへと送信される。
【００１９】
同様に、図４を参照するに、第１のモニタＭ１のフィードバック報告部は、第１のモニタＭ１のパフォーマンスモニタリング部により生成された品質指標を解析し、品質指標を利用してフィードバックレポート２８を生成する。従って、フィードバックレポート２８には、第１の端点Ａにより受信されたパケットストリーム２４の品質が記述される。一の実施例では、フィードバック報告部は、第１のモニタＭ１のパフォーマンスモニタリング部により生成された品質指標をコピーし、品質指標を、フィードバックレポート２８内に含ませるためにフォーマットする。
【００２０】
フィードバックレポート２８の生成後、第１のモニタＭ１のフィードバック報告部は、フィードバックレポート２８を、第２の端点Ｂに送信されるパケットストリーム内に含ませる。パケットストリームは持続性があってしばらくの間（several minutes）継続し得るので、大部分の例では、フィードバックレポート２８は、第１のパケットストリーム２２内に含ませるのに間に合うよう生成されることになる。
【００２１】
Ｃ．フォワードレポートの生成
第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２は更に、フォワード報告部を備える。第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２の各々のフォワード報告部はそれぞれ、端点Ｂ又はＡにより受信されたフィードバックレポートに基づいたフォワードレポートを生成する。例えば、続けて図４を参照するに、第１のモニタＭ１のフォワード報告部は、端点Ａにより受信されたフィードバックレポート２６に基づいたフォワードレポート３２を生成するが、当該フィードバックレポート２６には、第２の端点Ｂにより受信されたパケットストリーム２２の品質が記述されている。一の実施例では、第１のモニタＭ１のフォワード報告部は、第２のモニタＭ２のフィードバック報告部により先だってコピー及びフォーマットされた品質指標をコピーし、品質指標を、フォワードレポート３２内に含ませるためにフォーマットする。そして、ネットワークに問題が生じている上記の例に続く場合、フィワードレポート３２は、ネットワーク問題が第１の端点Ａから第２の端点Ｂへの送信パス上で生じている事を示すことになる。
【００２２】
フォワードレポート３２の生成後、第１のモニタＭ１のフォワード報告部は、フォワードレポート３２を第１のパケットストリーム２２内に含ませ、当該第１のパケットストリーム２２の少なくとも一部は、第１の端点Ａから第２の端点Ｂへのルートに沿って送信される。一の実施例では、フォワードレポート３２は、第１のモニタＭ１のフィードバック報告部により生成されたフィードバックレポート２８に添付（append）される。
【００２３】
Ｄ．パケットのルーティング
適応ルーティング部（adaptive routing component）Ｒはネットワーク２０内のルータに設けられている。適応ルーティング部Ｒは、フォワードレポート解析部を備え、当該フォワードレポート解析部は、（１）フォワードレポートを解析し、（２）端点Ａ及びＢ間で送信されるパケットストリームを形成するパケットを転送する場合に、別のルートを使用すべきかどうかを判断する。適応ルーティング部は更に、再ルーティング部を備え、当該再ルーティング部は、フォワードレポート解析部が別のルートを使用すべきと判断した場合に、パケットストリーム内のパケットを再ルーティングする。種々の実施例において、再ルーティング部は、予め決められた複数のルートのセットから上記別のルートを選択する、又は当業者が知るような距離アルゴリズムやコストアルゴリズム（distance and cost algorithms）を利用して上記別のルートを生成する。
【００２４】
例えば、続けて図４を参照するに、適応ルーティング部Ｒは、ノードＦに設けることができる。ノードＦは、ルータである。適応ルーティング部Ｒのフォワードレポート解析部は、第１のモニタＭ１により生成され第１のパケットストリーム２２内に含められたフォワードレポート３２を解析し、別のルートを第１のパケットストリーム２２内及び／又は第２の端点Ｂへの後続のパケットストリーム内のパケットについて使用すべきどうかを、フォワードレポート３２に基づいて判断する。一の実施例では、フォワードレポート解析部は、フォワードレポート３２の品質指標を、閾値と比較する。品質指標が閾値を越える場合、フォワードレポート解析部は、再ルーティング機能に、別のルートを使用すべき事を示す。
【００２５】
別の実施例では、第３のモニタが、第１のパケットストリーム２２の品質をモニタリングするために、ルータに設けられている。第１及び第２のモニタＭ１及びＭ２と同様に、第３のモニタは、到来するパケットストリーム２２を、少なくとも１つの劣化のレベルを判断し、且つ、パケットストリーム２２に関するルータ品質指標を生成することでモニタすることができる。この実施例では、フォワードレポート解析部は、フォワードレポート３２の品質指標を、ルータ品質指標と比較する。ルータ品質指標（これはルータの上流ストリームの品質を示す）が、第１のパケットストリーム２２の品質がフォワードレポート３２により示されるそれ（これはルータの下流ストリームの品質を示す）よりも実質的に高い事を示す場合、又は少なくとも１つの劣化のレベルがフォワードレポート３２により示されるそれ（これはルータの下流ストリームの品質を示す）よりも実質的に低い事を示す場合、フォワードレポート解析部は、再ルーティング機能に、別のルートを使用すべき事を示す。
【００２６】
そして、上述したネットワーク問題の例では、適応ルーティング部Ｒのフォワードレポート解析部は、ネットワーク問題が適応ルーティング部Ｒと第２の端点Ｂとの間のルート上で生じている事を、フォワードレポート３２から予測（predict）するように構成されている。その結果、再ルーティング部は、第１のパケットストリーム内及び／又は後続のパケットストリーム内の少なくとも１つのパケットを、別のルート（例えば図５に示すルート）を使用して送信し、ノードＤのネットワーク問題を避けることになる。これにより、端点Ｂにより受信されるパケットストリームの品質が向上することになる。
【００２７】
本発明は、その好ましい実施例を参照して説明されたが、ここに記載されたような及び添付の特許請求の範囲に記載されたような本発明の趣旨及び範囲内で、変形例及び修正例がとられ得る事が理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】複数のノードを有するネットワーク内の端点間でとられる、パケット用の複数の送信パスの例を示す連関図である。
【図２】ネットワーク内のノードにネットワーク輻輳問題がある場合において、ネットワーク内の端点間でとられる、パケット用の望ましい送信パスを示す連関図である。
【図３】本発明の実施例での、端点間における１つのフィードバックレポートの送信について示す連関図である。
【図４】本発明の実施例での、端点間における複数のフィードバックレポート及び１つのフォワードレポートの送信について示す連関図である。
【図５】本発明の実施例での、ネットワーク問題を避けるためのパケットの再ルーティングについて示す連関図である。
【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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【国際調査報告】
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2008524934.tif 000009