(57)【要約】送信側のＩＰ端末１において、送信されるパケットデータを複製する複製部１１１と、複製された同一内容のパケットデータのそれぞれに固有のアドレス情報を付与するアドレス設定部１１２と、複製されたパケットデータを、アドレス情報に基づいて、ＩＰ網３上の異なるパス１及び２に対して送出する送信部１１３と、ＩＰ端末５側において、複製された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得する選択部５２３とを有する。これにより、インターネット等の通信網におけるデータ通信において、パケット網内での伝達路を複数用いることにより、送信先でのパケットのジッターやロスを改善し、リアルタイムサービスを、回線交換網とほぼ同等の品質で提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線を相互に接続して構築される通信網を通じてパケットデータの送受信を行うデータ通信システムであって、
送信端末側において、送信される前記パケットデータを複製する複製手段と、
複製された同一内容のパケットデータのそれぞれに固有のアドレス情報を付与するアドレス設定手段と、
前記複製されたパケットデータを、前記アドレス情報に基づいて、前記通信網上の異なる経路に対して送出する送出手段と、
受信端末側において、前記複製された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得する選択手段と
を有することを特徴とするデータ通信システム。
【請求項２】
前記異なる通信経路を追跡するトレース手段と、
前記トレース手段による追跡結果により、前記異なる通信経路が重複している場合に、経路変更をさせる経路管理手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載のデータ通信システム。
【請求項３】
前記経路管理手段は、周期的に前記トレース手段による追跡を実行させることを特徴とする請求項２に記載のデータ通信システム。
【請求項４】
通信回線を相互に接続して構築される通信網を通じてパケットデータの送受信を行うデータ通信方法であって、
送信端末側において、送信される前記パケットデータを複製するとともに、複製された同一内容のパケットデータのそれぞれに固有のアドレス情報を付与するステップ（１）と、
前記複製されたパケットデータを、前記アドレス情報に基づいて、前記通信網上の異なる経路に対して送出するステップ（２）と、
受信端末側において、前記複製された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得するステップ（３）と
を有することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項５】
前記異なる通信経路を追跡するとともに、この追跡結果において、前記異なる通信経路が重複している場合に、経路変更をさせるステップをさらに有することを特徴とする請求項４に記載のデータ通信方法。
【請求項６】
前記経路の追跡は、周期的に実行されることを特徴とする請求項５に記載のデータ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、インターネット等、通信回線を相互に接続して構築される通信網を通じてのリアルタイムサービス、例えばＩＰ電話等のＩＰパケット化された音声データについてパケットデータの送受信を行うデータ通信システム及びデータ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、インターネットなど、通信回線を相互に接続して構築される通信網を通じたデータ通信が発達してきている。このデータ通信では、送受信されるデータを最小単位に分割してＩＰパケットデータとし、このＩＰパケットデータを一つ一つ送受信するパケット通信方式が採用されている。このＩＰパケットデータには、実データのほかに送信先のアドレスや、当該パケットがデータ全体のどの部分なのかを示す位置情報、誤り訂正符号などの制御情報が付加される。なお、このパケット通信には、一定の範囲内において一パケット当たりのデータ量が変化する可変長パケット方式や、ＡＴＭ等では５３バイトなど、固定長パケット（セル）で通信を行う方式がある。【０００３】  このようなパケット通信を使うと、ある２地点間の通信に途中の通信経路（回線）が占有されることがなくなり、通信回線を効率良く利用することができる。また、柔軟に経路選択が行えるため、一部に障害が出ても他の回線で代替できるという利点もある。【０００４】  ところが、上述したＩＰパケット通信では、上述したように、柔軟な経路選択が可能である反面、図４に示すように、大量のＩＰパケットが一回線に集中する、いわゆる輻輳が発生する場合がある。この輻輳が起こると、データの遅延（ジッター）やパケットロス等の問題が発生する。【０００５】  特に、インターネット電話等のように、ＩＰパケット化された音声については回線交換での音声データと異なり、音声データ（パケット）が、等時間間隔であて先音声コーデックに到着しないため、音声コーデック入力部でジッターを吸収するバッファが必要となり、そのバッファ分だけ遅延が増大する。また、ジッターが大きくなると、バッファでは吸収できずにパケットロス（音声データフレームロス）となってコーデック出力での再生音声品質が著しく低下する。【０００６】  このようなパケットデータの輻輳を解消或いは回避する技術として、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示された技術では、通信網を構成する各要素（ノード）において、各要素のバッファによる遅延に対応させて、入力ポートの信号をそれぞれ遅延させる遅延回路を設ける。そして、各要素の出力ポートから出力されてネットワークを伝搬して入力ポートに戻ってきた信号のうち、いずれの入力ポートの遅延回路からの信号が最も早く出力されたかを検出し、遅延量が最小となる経路を探索する。【０００７】  しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術では、通信網上の各ノードに遅延回路を設けなければならず、この設備コストが甚大となる可能性がある。また、この特許文献１に開示された技術では、出力ポートから出力され、通信網を経由して戻ってきた信号の遅延量を、各ノードの遅延回路における検出結果に基づいて決定するものであることから、遅延量の検出がリアルタイムに行うことができないという問題があった。特に、インターネットなど広範な通信網では、その輻輳が刻々と且つ瞬間的に変化するものであり、さらに、ＩＰ電話等のＩＰパケット化された音声データを送受信するようなリアルタイムサービスでは、より的確なリアルタイム性が要求される。
【特許文献１】特開平５−１４３４４号公報
【発明の開示】
【０００８】  そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、インターネット等の通信網におけるデータ通信において、通信網内での伝達路を複数用いることにより、送信先でのパケットのジッターやロスを改善し、例えばＩＰ電話等のＩＰパケット化された音声データを送受信するようなリアルタイムサービスを、回線交換網とほぼ同等の品質で提供することのできるデータ通信システム及びデータ通信方法を提供することをその課題とする。
【０００９】  上記課題を解決するために、本発明は、通信回線を相互に接続して構築される通信網を通じてパケットデータの送受信を行うデータ通信システムであって、送信端末側において、送信されるパケットデータを複製する複製手段と、複製された同一内容のパケットデータのそれぞれに固有のアドレス情報を付与するアドレス設定手段と、複製されたパケットデータを、アドレス情報に基づいて、通信網上の異なる経路に対して送出する送出手段と、受信端末側において、複製された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得する選択手段とを有する。
【００１０】  また、他の発明は、通信回線を相互に接続して構築される通信網を通じてパケットデータの送受信を行うデータ通信方法であって、送信端末側において、送信されるパケットデータを複製するとともに、複製された同一内容のパケットデータのそれぞれに固有のアドレス情報を付与し、複製されたパケットデータを、アドレス情報に基づいて、通信網上の異なる経路に対して送出し、受信端末側において、複製された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得する。
【００１１】  これらの発明によれば、送信側において、一つのパケットデータを、複数のパケットデータに複製し、これらそれぞれを異なる通信経路上に送出するため、異なる遅延量の通信経路に対して、同一内容のパケットデータを流通させることができる。そして、本発明では、受信側において、先に到着したパケットデータを選択するため、複雑な通信速度測定手段を通信網上に配置することなく、より遅延量の少ない通信経路を選択することが可能となる。
【００１２】  上記発明では、前記異なる通信経路を追跡し、この追跡結果により、異なる通信経路が重複していると判断された場合に、経路変更をさせることが好ましい。この場合には、異なるとした複数の通信経路の一部又は全部が重複し、結果的に同一経路となってしまっているときに、さらに異なる通信経路を探索させるべく、例えば、受信側において選択されなかった通信経路を変更することにより、より遅延量の少ない経路を検索することができる。
【００１３】  上記発明において、経路の追跡は、周期的に実行されることが好ましい。この場合には、周期的に再追跡を行うことにより、定期的に通信経路を見直すことができ、より適正な通信経路を選択することができる。なお、この経路の再追跡は、周期的に行うほか、例えば、遅延量が所定量以上となったとき、複数の通信経路間の遅延量の差が所定量以下となったときなど、柔軟に設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示す概念図である
【図２】実施形態に係るＩＰ端末１及び５と、ＩＳＰ２及び４の内部構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るデータ通信システムの動作を示すシーケンス図である。
【図４】従来例に係るデータ通信システムの概略構成を示す概念図である
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るデータ通信システムの概略構成を示す概念図である。【００１６】  同図に示すように、本実施形態に係るデータ通信システムは、ＩＰ網３上に配置されたＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）２及び４を介して双方向で通信可能なＩＰ端末（ＶｏＩＰ端末）１及び５を有している。【００１７】  ＩＰ網３は、インターネットなどのように、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰを用いて種々の通信回線（電話回線やＩＳＤＮ回線、ＡＤＳＬ回線などの公衆回線、専用回線、無線通信網）を相互に接続して構築される分散型の通信ネットワークであり、このＩＰ網３には、１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等によるイントラネット（企業内ネットワーク）や家庭内ネットワークなどのＬＡＮなども含まれる。【００１８】  ＩＰ端末１及び５は、ＣＰＵを備えた演算処理装置であり、例えば、パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータや、機能を特化させた専用装置により実現することができ、モバイルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、携帯電話機が含まれる。特に、このＩＰ端末１及び５は、ＩＰ網３を通じて音声データをＩＰパケットデータとして送受信し、通話を行ういわゆるＶｏＩＰ機能を備えている。【００１９】  ＩＳＰ２及び４は、インターネット接続業者が管理するサーバ装置又はサーバ装置群であり、電話回線やＩＳＤＮ回線、データ通信専用回線などを通じて、顧客である企業や家庭のコンピュータをＩＰ網３に接続するシステムである。本実施形態において、これらＩＳＰ２及び４は、いわゆるＩＰ電話のコールエージェントサーバとしての機能も備えており、ＩＰ網３上でＩＰ電話サービスを提供する際に、パケットデータの中継交換機能をＩＰ網３に代用させる呼制御装置として動作する。【００２０】  そして、本実施形態において上記構成のデータ通信システムは、ＩＰ端末１と５との間においてパケットデータの送受信を行う際に、送信側のＩＰ端末１において、送信されるパケットデータａを、ａ’及びａ”に複製するとともに、これらの複製されたパケットデータａ’及びａ”を、ＩＰ網３上の異なる経路（パス１及びパス２）に対して送出し、受信側のＩＰ端末５において、受信された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得する。以下に、具体的な構成を説明する。【００２１】（ＩＰ端末及びＩＳＰの構成）
図２は、本実施形態に係るＩＰ端末１及び５と、ＩＳＰ２及び４の内部構成を示すブロック図である。なお、ＩＰ端末１及び５は、同一の構成を備えており、送信部及び受信部の両方を有し、また、ＩＳＰ２及び４についても、同一の構成を備えているが、ここでは、ＩＰ端末１側からＩＰ端末５側へデータを送信する場合を例に示し、説明の便宜上、送信側と受信側との各装置について重複しない符号を付して説明する。【００２２】  送信側のＩＰ端末１は、音声データとパケットデータとの相互変換を行い音声通話を実現するＶｏＩＰ部１３と、送信器１１と、受信器１２と、データの送受信を行う通信インターフェース１４とを備えている。【００２３】  通信インターフェース１４は、ＩＰ端末１をＩＰ網３に接続するための装置或いはその機能を備えたソフトウェアであり、電話回線に接続する際にディジタルデータと音声信号との相互変換を行うモデム等の変復調装置や、ＡＤＳＬ回線に接続する際にＡＤＳＬ信号とＬＡＮ回線との相互変換を行うＡＤＳＬモデム等の信号変換機、ＩＳＤＮ回線に接続するために必要となるＤＳＵやターミナルアダプタ等の終端装置が含まれる。【００２４】  送信器１１は、送信端末側において、送信されるパケットデータを複製する複製部１１１と、複製された同一内容のパケットデータのそれぞれに固有のアドレス情報を付与するアドレス設定部１１２と、複製されたパケットデータを通信インターフェース１４を通じてＩＳＰ２に送信する送信部１１３とを備えている。【００２５】  複製部１１１は、ＶｏＩＰ部１３から入力されるパケットデータを、内容（実データ部分ａ）をそのままにしてコピーしてａ’及びａ”とし、これらについてヘッダーＩＰ’及びＩＰ”を付加して、それぞれ別のデータとしてアドレス設定部１１２に入力するモジュールである。【００２６】  アドレス設定部１１２は、複製された同一内容のパケットデータのヘッダーに対して、発信元及び発信先のＩＰアドレスや、複製されたコピー同士（ａ’及びａ”）が同一の内容である旨の情報を書き込むモジュールである。発信先のＩＰアドレスは、受信側端末の受信部５２４の各通信ポートに付されたＩＰアドレス１及び２である。【００２７】  送信部１１３は、これらの複製されたパケットを順次、通信インターフェース１４を介して、ＩＳＰ２に送出する。【００２８】  受信器１２は、通信インターフェース１４を介してパケットデータを受信する受信部１２４と、複製された同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを選択して取得する選択部１２３と、受信されたパケットデータを元のデータに復元する同期処理部１２１とを有する。【００２９】  受信部１２４は、異なるＩＰアドレス１及び２が付された通信ポートを有しており、異なるパスを通じて、同一内容のパケットデータが受信可能となっている。【００３０】  選択部１２３は、受信部１２４が受信したパケットデータのヘッダーを解析し、同一内容のパケットデータのうち、先着のパケットデータを後段の同期処理部１２１に入力し、後着のパケットデータを破棄するモジュールである。具体的には、受信したパケットデータが、未だ受信していないデータであればそのまま同期処理部１２１に転送し、受信したパケットデータが既に受信済みのものであれば、後段に転送することなく破棄する処理を行う。【００３１】  同期処理部１２１は、選択部１２３を介して取得されたパケットデータを並び替え、元のデータに合成して復元し、ＶｏＩＰ部１３に入力するモジュールである。また、同期処理部１２１は、例えばパケットデータが損失しているときには、誤り訂正処理を実行したり、再送要求を送信側に通知したり等の処理を行う。【００３２】  送信側のＩＳＰ２は、転送部２１と、ルーティングテーブル２３と、トレース部２２と、経路管理部２４とを有している。【００３３】  転送部２１は、各パケットデータに付されたアドレス情報に基づいて、ＩＰ網３上の異なる経路に対して送出する送出手段であり、転送先をルーティングテーブル２３を参照することにより決定する。ルーティングテーブル２３は、ＩＰ網３上の転送経路を記したテーブルデータであり、発信先に応じた次ノードのアドレスを保持している。【００３４】  トレース部２２は、転送部２１で実際に行われている２つのパスに関するルーティングを、周期的に追跡するモジュールであり、異なる２つのパス１及び２のルーティングの一部又は全部が重複していないかを監視し、その結果を経路管理部２４に通知する。なお、本実施形態におけるトレース部２２は、トレースを行う際に、各ノードからの返答速度を測定し、各ノードに対する通信付加も測定し、経路管理部２４に通知する。【００３５】  経路管理部２４は、トレース部２２による追跡結果により、異なるパスが重複している場合に、他の経路に変更をさせるモジュールである。具体的に経路管理部２４は、受信側の受信部が選択しなかった経路（通信遅延が大きい経路）を検出し、その選択されなかった経路の変更を試みる。【００３６】  なお、本実施形態における経路管理部２４は、経路変更に際し、トレース部２２における返答速度とのバランスを考慮する機能も備えており、パス１及び２の一部が重複している場合であっても、通信速度（通信負荷）が近似していないかを判断し、近似値が所定の閾値以上であれば、経路の変更を行わない。一方、パス１及び２が全く重複しない場合であっても、返答速度が近似している場合には、さらに通信負荷が低い経路を探索すべく、他の経路への変更を指示する。【００３７】  受信側のＩＰ端末５は、上述した送信側のＩＰ端末１と同様の構成を備えており、上述した各モジュールと同様の、ＶｏＩＰ部５３と、送信器５１と、受信器５２と、通信インターフェース５４とを備えている。送信器５１は、上記同様、複製部５１１と、アドレス設定部５１２と、送信部５１３とを備え、受信器５２は、受信部５２４と、選択部５２３と、同期処理部５２１とを有する。【００３８】  受信側のＩＳＰ４についても、上述した送信側のＩＳＰ２と同様の構成を備えており、上述した各モジュールと同様の、転送部４１と、ルーティングテーブル４３と、トレース部４２と、経路管理部４４とを有している。【００３９】（データ通信方法）
以上の構成を有するデータ通信システムを動作させることによって、本発明のデータ通信方法を実施することができる。図３は、本実施形態に係るデータ通信システムの動作を示すシーケンス図である。ここでは、ＩＰ端末１からＩＰ端末５に対してデータを送信する場合を例に説明するが、ＩＰ端末５からＩＰ端末１に対してデータを送信する場合も同様である。【００４０】  同図に示すように、先ず、送信側のＩＰ端末１において音声が入力され、この音声データがＩＰパケットデータａ１〜ａ３に変換され、複製部１１１に入力される（Ｓ１０１）。複製部１１１では、同一内容のパケットデータを複数のコピーａ’１〜ａ’３及びａ″１〜ａ″３に複製し（Ｓ１０２）、各パケットデータのヘッダーＩＰ’及びＩＰ″に対して、受信側のＩＰ端末５の受信部５２４が有する複数のＩＰアドレス１及び２宛のアドレス情報、及びコピー同士が同一内容である旨の情報を書き込む（Ｓ１０３）。送信部１１３では、これらのパケットデータを通信インターフェース１４を通じてＩＳＰ２に対して送信する（Ｓ１０４）。【００４１】  送信側のＩＳＰ２では、受信した各パケットデータのヘッダーを読み出し（Ｓ１０５）、ルーティングテーブル２３を参照することによって（Ｓ１０６）、異なるＩＰアドレス１及び２のそれぞれについて異なるパス１及び２のルーティングを決定し、転送を実行する（Ｓ１０７）。この転送された各パケットは、異なるパス１及び２を通じて、受信側のＩＳＰ４に到達し、このＩＳＰ４において受信側のＩＰ端末５に対して転送される（Ｓ１１０）。【００４２】  受信側のＩＰ端末５では、受信部５２４が有するＩＰアドレス１及び２のそれぞれにおいて、同一内容のパケットデータが受信される（Ｓ１１１）。そして、選択部５２３において、同一内容のパケットのうち、先着のパケットが取得されるとともに、後着のパケットが破棄される（Ｓ１１２）。図１に示した例では、ａ’３、ａ″２、ａ’１が取得され、合成される。【００４３】  その後、同期処理部５２１において、データの並び替え及び誤り訂正等が実行され、元のデータが復元され、ＶｏＩＰ部５３に入力される（Ｓ１１３）。次いで、ＶｏＩＰ部５３においてパケットデータが音声データに変換され、音声が出力される（Ｓ１１４）。【００４４】（作用・効果）
以上説明した本実施形態によれば、送信側のＩＰ端末１において、一つのパケットデータを、複数のパケットデータに複製し、これらそれぞれを異なるパス１及び２上に送出するため、異なる遅延量（通信負荷）の通信経路に対して、同一内容のパケットデータを流通させることができる。そして、受信側のＩＰ端末５において、先に到着したパケットデータを選択するため、複雑な通信速度測定手段を通信網上に配置することなく、より遅延量の少ない通信経路を選択することが可能となる。【００４５】  上記発明では、トレース部２２又は４２により、異なるパス１及び２を追跡し、この追跡結果に基づいて、パス１及び２が重複していると判断された場合に、受信側において選択されなかった経路を変更するため、異なるとした複数の通信経路が結果的に同一経路となってしまっているときには、より遅延量の少ない経路を検索することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】  以上説明したように本発明によれば、インターネット等の通信網におけるデータ通信において、パケット網内での伝達路を複数用いることにより、データの輻輳をリアルタイムに回避して、送信先でのパケットのジッターやロスを改善し、通信の確実性を向上させ、例えばＩＰ電話等のＩＰパケット化された音声データの送受信のようなリアルタイムサービスを、回線交換網とほぼ同等の品質で提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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