(57)【要約】【課題】ＰＰＰｏＥフレーム中のセッションＩＤフィールドの一部を優先制御用のフィールドとして扱うことで、データ転送の優先制御を行うこと。【解決手段】  本発明における中継機では、ＰＰＰｏＥフレーム中のセッションＩＤフィールドの一部を優先制御用のフィールドとして利用することにより、経路選択によらず優先制御を行うことができる。また、ＲＴＰよりも下位のレイヤであるＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行うことで、処理の高速化、簡略化に繋がることが期待できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ転送を行う端末と、データ転送処理を仲介する中継機がＰＰＰｏＥに従って接続されるネットワークにおいて、前記ＰＰＰｏＥにより定義されるＰＰＰｏＥフレームを用いたデータ通信の優先制御を行う
中継機。
【請求項２】
請求項１に記載の中継機において、
前記ＰＰＰｏＥフレームを構成するフィールドに含まれるＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤフィールドの最上位ビットから少なくとも１ビットを優先制御用ビットとして処理する
中継機。
【請求項３】
請求項２に記載の中継機において、
前記優先制御用ビットにより優先順位が定義された前記ＰＰＰｏＥフレームを、前記中継機を介して送受信する際、受信側の中継機において優先順位の判断を行う
中継機。
【請求項４】
請求項３に記載の中継機において、
前記受信側の中継機で受信した前記ＰＰＰｏＥフレームについて優先順位の判断を行い、優先順位が低いＰＰＰｏＥフレームは前記受信側の中継機が具備するバッファに蓄積しておき、優先順位が高いＰＰＰｏＥフレームから順番に対象となる前記端末に向けて送信する
中継機。
【請求項５】
請求項４に記載の中継機において、
前記優先順位が低いＰＰＰｏＥフレームが前記受信側の中継機が具備するバッファに蓄積されているときに、新たに優先順位が高いＰＰＰｏＥフレームを受信した場合、前記新たに受信した優先順位が高いＰＰＰｏＥフレームを先に送信する
中継機。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の中継機において、
前記ＰＰＰｏＥフレームが前記バッファに蓄積されてから一定時間が経過したとき、
優先順位に関係なく前記一定時間が経過したＰＰＰｏＥフレームを送信する
中継機。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載の中継機において、
前記端末が前記ネットワークを介して音声データの送受信に使用される前記ＰＰＰｏＥフレームと、前記音声データ以外のＰＰＰｏＥフレームが存在するとき、前記音声データのＰＰＰｏＥフレームに対して優先順位の高い前記優先制御用ビットを与える
中継機。
【請求項８】
ＰＰＰｏＥフレーム中のＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤフィールドの最上位ビットから少なくとも１ビットを優先制御用ビットとして処理するステップと
を具備する中継機における優先制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の優先制御方法において、
前記ステップにより優先順位が定義された前記ＰＰＰｏＥフレームを通信制御機器を介して送受信するステップと、
前記中継機のうち、受信側の通信制御機器において優先順位の判断を行うステップと
を具備する中継機における優先制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の優先制御方法において、
前記受信側の中継機で受信した前記ＰＰＰｏＥフレームのうち優先順位の低いものを前記受信側の中継機が具備するバッファに蓄積するステップと、
前記蓄積されたＰＰＰｏＥフレームのうち優先順位の高いものから順番に前記端末に向けて送信するステップと
を具備する中継機における優先制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の優先制御方法において、
前記優先順位が低いＰＰＰｏＥフレームが前記受信側の中継機が具備するバッファに蓄積されているときに、新たに優先順位が高いＰＰＰｏＥフレームを受信したとき、前記新たに受信した優先順位が高いＰＰＰｏＥフレームを先に送信するステップと
を具備する中継機における優先制御方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の優先制御方法において、
前記ＰＰＰｏＥフレームが前記バッファに蓄積されてから一定時間が経過したとき、
優先順位に関係なく前記一定時間が経過したＰＰＰｏＥフレームを送信するステップと
を具備する中継機における優先制御方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の優先制御方法において、
前記ネットワークを介して音声データを送受信するために使用される前記ＰＰＰｏＥフレームと、前記音声データ以外のＰＰＰｏＥフレームが存在するとき、前記音声データのＰＰＰｏＥフレームに対して優先順位の高い前記優先制御用ビットを与えるステップと
を具備する中継機における優先制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ通信の優先制御方法とその方法を用いた中継機に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今ブロードバンドアクセスの普及に伴い、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）によるＩＰ（Internet Protocol）電話などの音声通信や、ストリーミングによる映像配信やＴＶ会議システムなどの動画通信が普及してきているが、通信品質を確保するために音声通信や動画通信の優先制御が要求されている。
【０００３】
インターネット接続時に用いられるＰＰＰｏＥ（Point to Point Protocol over Ethernet（登録商標））において、通信端末間のデータ転送に使用するフレーム・フォーマットが定義されている。ＰＰＰｏＥは文字通りＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）（LAN）上でポイント・トゥー・ポイント（１対１）の制御を行うために定義されているプロトコル（規約）であり、このプロトコルに従ってＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）上で各種データの転送が行われているが、特に、音声データや動画データの場合、ノイズの混入や音声／映像の欠落を排除するために遅延を最小限に押さえる必要がある。
【０００４】
そのため、音声データや動画データはそれ以外のデータよりも優先して転送する必要があるが、ＰＰＰｏＥのフレーム・フォーマットでは、優先制御用のフィールドが定義されていない。
【０００５】
従来の優先制御に関する技術には、例えば、インターネット等のネットワークにおける通信の遅延要因となる回線を回避して通信し、音声通信の通話品質を向上させるため、音声情報と非音声情報とに異なる宛先アドレスを付加して送信するという経路選択による優先制御がある（特許文献１参照）。
また、ＰＰＰｏＥよりも上位のレイヤであるＲＴＰ（Realtime Transport Protocol）において、受信したＲＴＰフレームを解析してＲＴＰセッションが使用するＵＤＰ（User Datagram Protocol）ポート番号を調べ、更に、ＲＴＰヘッダのＰＴ（Payload Type）フィールドの値からデータの種類が音声であるか又は動画であるかを調べることで、トランスポート層プロトコルがＵＤＰでポート番号が前記ＵＤＰポート番号であるフレームに対して帯域を確保するようにし、動画を転送するＲＴＰフレームよりも音声を転送するＲＴＰフレームの方を優先的に中継するように中継装置に対して要求を行う優先制御がある（特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、処理の高速化という観点からはＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行うことが望ましく、ＰＰＰｏＥフレーム中のセッションＩＤフィールドの一部を優先制御用のフィールドとして利用すれば、データ通信の優先制御を行うことが可能であると考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８５５０７
【特許文献２】特開２００２−２４７０６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＰＰＰｏＥにおいてデータ通信の優先制御を行う方法と該方法を用いた中継機を提供することである。
本発明の他の目的は、前記端末においてＰＰＰｏＥフレーム中のセッションＩＤフィールドの一部を優先制御用のフィールドとして利用することによりデータ通信の優先制御を行う方法と該方法を用いた中継機を提供することである。
本発明の他の目的は、前記端末において受信側のルーターで優先制御用のフィールドの識別と判定を行い、優先度の高い順に受信する各端末に向けて送信するという優先制御を行う方法と該方法を用いた中継機を提供することである。
本発明の他の目的は、前記端末において経路選択によらず優先制御を行う方法と該方法を用いた中継機を提供することである。
本発明の他の目的は、前記端末においてＲＴＰよりも下位のレイヤであるＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行うことで、処理の高速化、簡略化を図る方法と該方法を用いた中継機を提供することである。
本発明の他の目的は、前記端末において音声データや動画データの転送を行うとき、ノイズの混入や音声／映像の欠落を排除する方法と該方法を用いた中継機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、
課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［
発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたもので
ある。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲
の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明の第１の観点では、端末として各種データ転送を行うパソコン（１）、パソコン（２）、パソコン（５）と、音声データの送受信を行うＩＰ電話機（３）、ＩＰ電話機（４）、中継機としてデータ転送処理を仲介するルーター（４）、ルーター（６）、ルーター（１０）がネットワーク（３０）を介して接続されているシステムにおいて、中継機にＰＰＰｏＥレイヤでデータ通信の優先制御を行わせる。従来のＲＴＰレイヤよりも下位のレイヤであるＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行わせることにより、処理の高速化、簡略化に繋がることが期待される。
【００１１】
ＰＰＰｏＥにより定義されるＰＰＰｏＥフレームは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ヘッダ４０、ＰＰＰｏＥヘッダ（４１）、ＰＰＰｏＥペイロード（４２）、ＦＲＡＭＥ＿ＣＨＥＣＫ＿ＳＥＱＵＥＮＣＥ（４３）の４つのフィールドから構成されている。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ヘッダ（４０）は、フィールド長６オクテットのＤＥＳＴＩＮＡＴＩＯＮ＿ＡＤＤＲ（４４）と、フィールド長６オクテットのＳＯＵＲＣＥ＿ＡＤＤＲ（４５）と、フィールド長２オクテットのＥＴＨＥＲ＿ＴＹＰＥ（４６）の３つのフィールドから構成されている。
また、ＰＰＰｏＥヘッダ（４１）は、フィールド長１オクテットのＶＥＲ，ＴＹＰＥ（４７）と、フィールド長１オクテットのＣＯＲＥ（４８）と、フィールド長２オクテットのＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤ（４９）と、フィールド長２オクテットのＬＥＮＧＴＨ（５０）の４つのフィールドから構成されている。
ＰＰＰｏＥペイロード（４２）のフィールド長は任意であり、ＦＲＡＭＥ＿ＣＨＥＣＫ＿ＳＥＱＵＥＮＣＥ（４３）のフィールド長は４オクテットである。
本発明では、このＰＰＰｏＥフレーム中のフィールドの一部が優先制御用ビットとして使用される。これにより、中継機が経路選択を行うことなく優先制御を行わせることが可能となる。
【００１２】
また、本発明において、ＰＰＰｏＥフレーム中のＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤフィールド（６０）の最上位ビットが優先制御用ビットにあたるＰＲＩＯＲＩＴＹ  ＢＩＴ（６１）として使用される。これにより、ＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行わせることが可能となる。
【００１３】
あるいは、ＰＰＰｏＥフレーム中のＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤフィールド（６０）の最上位ビットから数ビットが優先制御用ビットとして使用される。これにより、優先順位のレベルを複数持たせることと、ＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行わせることが可能となる。
【００１４】
優先制御用ビットにより優先順位が定義された前記ＰＰＰｏＥフレームが、前記ルーターをはじめとする通信制御機器を介して送受信される際、受信側の通信制御機器において優先順位の判断が行われる。これにより、送信側の通信制御機器において経路選択などの優先制御を行う必要が無くなる。また、受信側の通信制御機器に送信されたデータを一旦蓄積して、その後、優先順位に従って受信先の各端末に送信するという処理も可能になるため、データの欠落が防止される。
【００１５】
ネットワーク（３０）を介してＩＰ電話機（３）とＩＰ電話機（４）により送受信される音声データの送受信に使用されるＰＰＰｏＥフレームは、音声データ以外のＰＰＰｏＥフレームよりも優先順位の高い優先制御用ビットが使用される。これにより、音声データを音声以外のデータよりも優先して送信できるため、ノイズの混入や音声の欠落を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明における中継機では、ＰＰＰｏＥフレーム中のセッションＩＤフィールドの一部を優先制御用のフィールドとして利用することにより、経路選択によらず優先制御を行うことができ、また、ＲＴＰよりも下位のレイヤであるＰＰＰｏＥレイヤで優先制御を行うことで、処理の高速化、簡略化に繋がることが期待できる。
また、本発明ではＰＰＰｏＥで規定されたフレームの一部を固有のフィールドとして定義して使用するが、本発明をサポートしないシステムにおいては、セッションＩＤが異なるフレームに見えるだけなので、既存のシステムとの共存が可能である。
また、ＩＰ電話のようなＶｏＩＰ技術において、音声品質の向上のためには、音声データの優先処理が必須であり、本発明により優先制御を行うことができるので、通話品質が向上する。
また、ＴＶ会議システムなどの動画通信においても、音声データ同様に動画データの優先制御を行うことができるため、映像品質の向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施例のシステム構成について添付図面を参照して説明する。
なお、実施例においては中継機としてルーターを例に挙げて説明しているが、実際にはルーターに限定するものではない。
図１に示されるように、パソコン１、パソコン２、ＩＰ電話機３はルーター４にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）（LAN）を介して接続されている。また、パソコン５はルーター６にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を介して接続されている。
ルーター１０はサーバー１１やサーバー１２、ＩＰ電話機１３にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＡＴＭ、光ネットワークを介して接続されている。
ルーター４、ルーター６、ルーター１０はＡＤＳＬ網や光ファイバー網、ケーブルテレビ網などのネットワーク３０を経由して接続されている。ネットワーク３０は主にインターネットを示す。
ルーター４とルーター１０との間、ルーター４とルーター６との間、およびルーター６とルーター１０との間はＰＰＰｏＥの手順により論理的に接続される。
【００１８】
ＰＰＰｏＥは文字通りＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）上でポイント・トゥー・ポイント（１対１）の制御を行うために定義されているプロトコル（規約）であり、図２に示すようなフレーム・フォーマットが定義されている。
フレーム・フォーマットはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ヘッダ４０、ＰＰＰｏＥヘッダ４１、ＰＰＰｏＥペイロード４２、ＦＲＡＭＥ＿ＣＨＥＣＫ＿ＳＥＱＵＥＮＣＥ４３の４つのフィールドから構成されている。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ヘッダ４０については、フィールド長６オクテットのＤＥＳＴＩＮＡＴＩＯＮ＿ＡＤＤＲ４４と、フィールド長６オクテットのＳＯＵＲＣＥ＿ＡＤＤＲ４５と、フィールド長２オクテットのＥＴＨＥＲ＿ＴＹＰＥ４６の３つのフィールドから構成されている。
また、ＰＰＰｏＥヘッダ４１は、フィールド長１オクテットのＶＥＲ，ＴＹＰＥ４７と、フィールド長１オクテットのＣＯＲＥ４８と、フィールド長２オクテットのＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤ４９と、フィールド長２オクテットのＬＥＮＧＴＨ５０の４つのフィールドから構成されている。
ＰＰＰｏＥペイロード４２のフィールド長は任意であり、ＦＲＡＭＥ＿ＣＨＥＣＫ＿ＳＥＱＵＥＮＣＥ４３のフィールド長は４オクテットである。
なお、オクテットはフィールド長の単位であり、１オクテットは厳密に８ビットを示す。
このフレームの中のＰＰＰｏＥヘッダにあるＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤ４９（以下、セッションＩＤ）によってルーターがポイント・トゥー・ポイントの接続を識別する。
【００１９】
例えば、パソコン１とサーバー１１との接続にはセッションＩＤ＝１１を、パソコン２とサーバー１２との接続にはセッションＩＤ＝２２を、ＩＰ電話機３とＩＰ電話機１３との接続にはセッションＩＤ＝３３、パソコン５とサーバー１１との接続にはセッションＩＤ＝４４というようにそれぞれ異なるセッションＩＤを付加したフレームでデータを転送することで、接続相手を識別できるようになっている。
【００２０】
このシステムにおいて、ＩＰ電話機３とＩＰ電話機１３との間は一般的に音声データをＩＰデータに変換したデータが転送される。このような音声データの場合、ノイズの混入や音声の欠落を排除するために、遅延を最小限に押さえる必要がある。このためには前記セッションＩＤ＝３３のデータが、セッションＩＤ＝１１、セッションＩＤ＝２２、セッションＩＤ＝４４のデータよりも優先して転送される必要がある。
【００２１】
しかし、図２に示すＰＰＰｏＥのフレーム・フォーマットでは、優先制御用のフィールドが定義されていない。
そこで本発明のシステムでは、図３に示すように、ＰＰＰｏＥで２オクテット確保されたセッションＩＤフィールド６０の一部をＰＲＩＯＲＩＴＹ  ＢＩＴ６１で示される優先制御用ビットとして定義され、残りの部分であるＳＥＳＳＩＯＮ  ＩＤ６２をセッションＩＤフィールド６０のデータ部分として定義される。
例えば、単に優先するか否かで優先制御を行わせる場合は、ＰＰＰｏＥで２オクテット確保されたセッションＩＤフィールドの最上位ビットが優先制御用ビットとして定義される。
【００２２】
上記ではセッションＩＤフィールドの最上位ビットのみが優先制御用ビットとして定義される例を挙げているが、優先順位のレベルを複数持たせる場合には、セッションＩＤフィールドの最上位ビットから数ビットが優先制御用ビットとして定義される。
【００２３】
ここで、セッションＩＤの最上位ビット＝１が優先順位高、最上位ビット＝０が優先順位低と定義されたとすると、ルーター４はＩＰ電話機３からのデータをルーター１０に対して送信する場合、セッションＩＤの最上位ビット＝１とし、パソコン１、パソコン２からのデータはセッションＩＤの最上位ビット＝０として送信を行う。
一方、ルーター１０は受信したＰＰＰｏＥフレームのセッションＩＤの最上位ビットにより処理の優先順位を判断し、最上位ビット＝１のフレームデータを優先的に処理する。
【００２４】
以下、図４に示す処理フローに従って、ルーター１０が行う優先制御処理について説明する。
Ｓ４１では、ルーター１０はルーター４から送信されたＰＰＰｏＥフレームを受信し、バッファに一時的に蓄積する。
Ｓ４２では、ルーター１０は受信したＰＰＰｏＥフレームの構成データを調べ、セッションＩＤに相当する部分の最上位ビットを優先制御用ビットとして識別する。優先順位のレベルを複数持たせている場合には、セッションＩＤフィールドの最上位ビットから数ビットを優先制御用ビットとして識別する。
Ｓ４３では、ルーター１０がＳ４２で識別した優先制御用ビットをもとに受信したＰＰＰｏＥフレームの優先順位を判断し、優先順位が一番高いものを送信ステップに回すという処理が繰り返される。優先順位が低いＰＰＰｏＥフレームはバッファに蓄積しておく。優先順位が一番高いものを送信した後は、残ったＰＰＰｏＥフレームの中から優先順位が一番高いものを送信する。
Ｓ４４では、Ｓ４３において優先順位が一番高いと判断されたＰＰＰｏＥフレームを受信する各端末に向けて送信する。
【００２５】
本発明における優先制御では、受信側の通信機器であるルーター１０においてＰＰＰｏＥフレームの優先制御用ビットの有無や大小を調べ、優先順位が一番高い優先制御用ビットが与えられたＰＰＰｏＥフレームから順に受信端末に向けて送信される。ここで、優先順位の低いＰＰＰｏＥフレームについては、ルーター１０のバッファに一時的に蓄積され、より高い優先制御用ビットが与えられたＰＰＰｏＥフレームが全て送信された後で送信される。
優先順位が一番高い優先制御用ビットが与えられたＰＰＰｏＥフレームが複数ある場合は、先に受信したＰＰＰｏＥフレームから送信される。
【００２６】
なお、優先順位のレベルを複数持たせる場合において、ルーター１０に複数のバッファを用意しておき、優先制御用ビットの大きさに応じて蓄積するバッファを分ける方法もある。
この場合、優先順位の高いＰＰＰｏＥフレームが蓄積されているバッファにあるＰＰＰｏＥフレームを全て送信した後で、優先順位の低いＰＰＰｏＥフレームが蓄積されているバッファにあるＰＰＰｏＥフレームを送信するという処理を、バッファに蓄積されたＰＰＰｏＥフレームが無くなるまで繰り返す。
【００２７】
優先制御を行う対象は、同時期に連続して受信したＰＰＰｏＥフレームであるが、先に行われた優先制御において、優先順位の低いＰＰＰｏＥフレームが送信されずに蓄積されている状態のときに、優先順位の高いＰＰＰｏＥフレームを受信したときは、後から受信した優先順位の高いＰＰＰｏＥフレームを先に送信する。
【００２８】
また、受信側の通信機器であるルーター１０において、バッファに蓄積された優先順位の低いＰＰＰｏＥフレームが長時間送信されない弊害を防止するために、蓄積されてから一定時間を経過した場合は、優先順位に関係なく受信端末に向けて送信されるようにすることもある。
【００２９】
本発明で使用する優先制御用のフィールドは、ＰＰＰｏＥフレーム中のセッションＩＤフィールドの一部を優先制御用のフィールドとして使用したものである。そのため、本発明をサポートしないシステムにおいては、セッションＩＤが異なるフレームに見えるだけなので、既存のシステムとの共存が可能である。
【００３０】
ここでは音声データの優先制御を例に挙げたが、本発明におけるデータ通信の優先制御は音声データ以外にも使用することができる。例えば、通常のデータでも優先的に転送を行いたい場合には、本発明の優先制御方法を使用すれば通常のデータを優先的に転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明のシステム構成例を示した図である。
【図２】図２は、ＰＰＰｏＥのフレーム・フォーマットのモデル図である。
【図３】図３は、ＰＰＰｏＥのセッションＩＤの構成を示した図である。
【図４】図４は、中継機で行われる優先制御の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１…  パソコン
２…  パソコン
３…  ＩＰ電話
４…  ルーター
５…  パソコン
６…  ルーター
１０…  ルーター
１１…  サーバー
１２…  サーバー
１３…  ＩＰ電話
３０…  ネットワーク
【図１】
2005278095.tif 000003
【図２】
2005278095.tif 000004
【図３】
2005278095.tif 000005
【図４】
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