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JP3855909B2 - ポリシ設定可能なピアツーピア通信システム - Google Patents
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JP3855909B2 - ポリシ設定可能なピアツーピア通信システム - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１対１の対等型ピアツーピア通信に関し、特に、ピアツーピア通信の開始および終了を契機とし、ネットワーク上の中継ノードに対するネットワーク運用ポリシを設定解除可能なピアツーピア通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信キャリアやISP (Internet Service Provider)などのネットワーク事業者において、ネットワークの経路制御方針や通信品質方針といったネットワーク運用方針はポリシとよばれ、それらポリシを一元的に管理するポリシサーバからネットワークを構築する多数の中継ノードにポリシを配布することでネットワークに反映していた。ポリシを配布するプロトコルとしては、IETF (Internet Engineering Task Force)にて作成され、IAB (Internet Architecture Boad) によって発行された標準勧告文書RFC (Request for Comments) 2748に規定されたCOPS (Common Open Policy Service) プロトコルが知られている。
【０００３】
例えば、特定のパケットを優先的に中継する優先制御を行うために、ネットワークの境界に配置されたエッジノードと呼ばれる中継ノードに対し、ネットワーク内に流入する特定のパケットを複数の優先制御クラスに分類し、クラスに対応したDSCP (Diffserv Code Point)と呼ばれる値をパケットのヘッダに設定するというポリシを配布する。
【０００４】
エッジノードによりDSCP値を設定されたパケットの優先制御の一例としては、特開2000-253047号公報に示したような、ネットワーク内部に配置されたコアノードと呼ばれる中継ノードにより、受信したパケットのヘッダにあるDSCP値に基づいて予め決められた規則に従い優先制御転送を行うDiffserv (Differentiated Services)と呼ばれる技術が用いられ、IP (Internet Protocol)電話などのように、音声パケットや映像パケットといったリアルタイムパケットをIPネットワーク上で送受信するの転送遅延を小さくするために利用される。
【０００５】
一方、IP電話のような1対1の対等型ピアツーピア通信では、標準勧告文書RFC (Request for Comments) 3261に規定されたSIP (Session Initiation Protocol)プロトコルに代表されるセッション制御プロトコルにて両通信端末間にセッションを確立し、その上で音声や映像といったリアルタイムデータによるピアツーピア通信が行われる。SIPでは、セッション制御メッセージを中継するセッション中継装置により、通信相手となる端末の検索や、端末情報、ピアツーピア通信情報などのセッション管理が行われる。
【特許文献１】
特開２０００−２５３０４７号公報（請求項１および１１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記ポリシサーバを用いたポリシ制御可能なピアツーピア通信では、ポリシサーバにおいてピアツーピア通信の開始や終了を検出することができないため、ポリシサーバのオペレータがピアツーピア通信の開始や終了に応じてエッジノードに対するポリシ設定を行う必要がある。しかし、ネットワーク規模が大きくなれば、ポリシの設定も頻繁に行われることになり、オペレータによる設定では対応が困難となる。
【０００７】
一方で、ピアツーピア通信を行う通信端末に関するポリシを全て事前にエッジノードに設定しておく方法では、ネットワークの大規模化に伴い、エッジノードにおけるポリシ制御の分類条件に対する検索処理が増大し、処理付加となって結果としてリアルタイムパケットのパケット中継遅延の増大を招く。
【０００８】
そこで本発明では、ポリシ設定可能なピアツーピア通信において、セッション中継装置にてピアツーピア通信の開始および終了を検出し、通信端末を収容するエッジノードに対するポリシ設定および解除を行うことで、オペレータによるポリシ設定操作を必要とせず、また、不要なポリシ設定によるエッジノードでのパケット中継遅延を防ぐことの可能なピアツーピア通信システムを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、通信端末間のピアツーピア通信に用いられるセッション制御メッセージを中継するセッション中継装置と、前記通信端末同士を接続するネットワークに位置し、前記通信端末を前記ネットワークに収容するエッジノードと、前記ネットワークでパケットの中継処理を行うコアノードとから構成され、
第１の通信端末からのセッション制御メッセージを第１のセッション中継装置が受け付け、第２の通信端末からのセッション制御メッセージを第２のセッション中継装置が受け付けるピアツーピア通信システムにおいて、
第１のセッション中継装置は、第１の通信端末からセッション確立または終了要求を受けると、
前記第１のセッション中継装置は第２のセッション中継装置に前記セッション確立または終了要求を転送し、
前記第２のセッション中継装置は通信先である前記第２の通信端末に前記セッション確立または終了要求を転送し、
前記第２の通信端末が通信可能または通信終了ＯＫを示すメッセージを転送したのち、
前記セッション中継装置がピアツーピア通信パケットに対するパケット中継処理のポリシを生成し、通信端末を収容するエッジノードに対して前記ポリシの登録または削除をさせ、
前記通信端末からのピアツーピア通信パケットは、エッジノードで優先制御情報や次の中継先ノードなどの設定が行われ、前記エッジノードで設定された優先制御情報や次の中継先ノードなどの情報に従って、コアノードによるパケット中継や中継するネットワークの選択を行うこととした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、ピアツーピア通信セッション制御プロトコルとしてSIPを、ポリシ配信プロトコルとしてCOPSを用いた場合を例にとり、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１に本発明のセッション中継装置のブロック構成を示すブロック図である。本発明のセッション中継装置10は、IPパケット処理を行うIP機能ブロック100、ピアツーピア通信セッション制御を行うSIPメッセージ制御ブロック110、セッション状態を保持するセッション管理テーブル120、ポリシの配信を行うポリシ配信部200、ポリシの生成を行うポリシ生成部210、生成したポリシを格納するポリシ管理テーブル220、通信端末と通信端末を収容するエッジノードの対応関係を保持する通信端末-エッジノード対応テーブル230とで構成した。上記構成でIPネットワーク上のピアツーピア通信端末15から送信されたピアツーピア通信セッション制御メッセージを、通信相手端末を管理するセッション中継装置10に転送するとともに、セッション開始および終了に伴い通信端末を収容するエッジノード20に対してポリシ配信を行うものである。
【００１２】
図２は、QoS制御可能なIPネットワークとしてDiffservによるIPネットワークを用いた場合に本発明のセッション中継装置を適用したネットワークの構成を示す網構成図である。
【００１３】
より具体的には、IPアドレス192.168.10.1を持つピアツーピア通信端末15aを用いてIPアドレス192.168.20.1を持つ通信相手装置15bとQoS制御可能なIPネットワーク40を介してQoSポリシの設定されたピアツーピア通信を行う場合の網構成と動作を示している。
【００１４】
通信端末A 15aが通信端末B 15bとピアツーピア通信を開始す通信端末15aは、IPアドレス192.168.100.10を持つ中継装置10aに対し、通信端末15bとのピアツーピア通信要求メッセージを転送する。通信端末15aの送信したピアツーピア通信要求メッセージは、本発明の中継装置10a、通信端末15bを管理するIPアドレス192.168.100.20を持つ中継装置10bを介し、通信端末15bに送信される。その際、中継装置10a、10bはそれぞれ中継メッセージを解析しピアツーピア通信のQoSクラス分類条件を抽出し、QoSポリシを生成する。生成したQoSポリシはそれぞれの中継装置から通信端末を収容しているIPアドレス192.168.100.1のエッジノード20a、IPアドレス192.168.100.2のエッジノード20bに設定される。）例を詳細に説明する。
【００１５】
以下、図３〜図９を用いて本発明のセッション中継装置およびこれらを用いた通信網の動作（QoS制御された端末間のピアツーピア通信動作）例を詳細に説明する。
【００１６】
図３は、通信端末A 15aが通信端末B 15bとピアツーピア通信を開始する際の通信手順を示すシーケンス図である。
通信端末A(15a)は、まずセッション中継装置A(10a)に対し、セッション確立要求を示すINVITEメッセージ501を送信する。INVITEメッセージを受信したセッション中継装置A(15a)は、INVITEメッセージに格納されているセッション情報およびピアツーピア通信情報を内部のポリシ生成部210に保持しておき(502)、INVITEメッセージ503をセッション中継装置B(10b)に転送するとともに、INVITEメッセージを転送したことを示すTryingメッセージ504を通信端末A(15a)に応答する。
【００１７】
セッション中継装置B(10b)は、同様にINVITEメッセージ505を通信端末B(15b)に転送し、Tryingメッセージ506をセッション中継装置Aに応答する。
【００１８】
INVITEメッセージを受信した通信端末B(15b)が通信準備中であることを示すRingingメッセージ507をセッション中継装置B(10b)に応答すると、セッション中継装置B(10b)およびセッション中継装置A(10a)は、それぞれ同様にRingingメッセージ508、509をセッション中継装置A(10a)と通信端末A(15a)に送信する。
【００１９】
ピアツーピア通信が可能となった通信端末B(15b)がOKメッセージ510をセッション中継装置Bに転送すると、セッション中継装置B(10b)は、OKメッセージ内に格納されているセッション情報およびピアツーピア通信情報を内部のポリシ生成部210に保持しておき(511)、OKメッセージ512をセッション中継装置A(10a)に転送する。
【００２０】
セッション中継装置A(10a)が同様にOKメッセージ513を通信端末A(15a)に転送すると、OKメッセージを受信した通信端末A(15a)は、ピアツーピア通信開始を示すACKメッセージ514をセッション中継装置A(10a)に送信する。
【００２１】
ACKメッセージを受信したセッション中継装置A(15a)は、内部のポリシ生成部210に保持しておいたセッション情報およびピアツーピア通信情報をポリシ管理テーブル220に登録するとともに、QoSポリシを生成し、内部QoSポリシ配信部200に受け渡す。ポリシ配信部200は、ポリシ生成部210から受け取ったQoSポリシからCOPS Decisionメッセージ516を生成するとともに、QoSポリシに含まれる送信元IPアドレスから通信端末-エッジノード対応テーブルを検索し、対応するエッジノードに対してDecisionメッセージを送信する(515)。
【００２２】
エッジノードA(20a)は、受信したDecisionメッセージに格納されているQoSポリシからQoS制御クラス分類条件およびパケット処理を取り出し登録するとともに、登録完了を示すReportメッセージ517をセッション中継装置A(10a)に応答する。
【００２３】
Reportメッセージを受信したセッション中継装置A(10a)がACKメッセージ519をセッション中継装置B(10b)に送信する(518)と、セッション中継装置B(10b)は、同様に内部ポリシ生成部210に格納しておいたセッション情報およびピアツーピア通信情報をポリシ管理テーブル220に登録し、ポリシ配信部210にてCOPS Decisionメッセージ521を生成し通信端末Bを収容するエッジノードB(20b)に送信する520。
【００２４】
Decisionメッセージを受信したエッジノードB(20b)は、同様にQoS制御クラス分類条件およびパケット処理を登録し、Reportメッセージ522をセッション中継装置B(10b)に送信し、このReportメッセージを受信したセッション中継装置B(10b)は、ACKメッセージ524を通信端末B(15b)に送信する(523)。
【００２５】
以上で説明した動作によりQoSの設定は完了し、通信端末A(15a)からのピアツーピア通信パケット525は、エッジノードA(20a)でQoS制御クラス設定が行われ(526)、通信端末B(15b)からのピアツーピア通信パケット526は、エッジノードB(20b)でQoS制御クラス設定が行われ(528)、ネットワーク40内部ではコアノード30が優先制御によるパケット中継を実行する。
【００２６】
図４は、INVITEメッセージ501に格納されているピアツーピア通信情報の一例を示す情報説明図である。
SIPでは、ピアツーピア通信情報をSDP (Session Description Protocol)で記述するもので、図４の例では、送信元IPアドレスが192.168.10.1、送信先IPアドレスが192.168.20.1、通信データが音声、送信元ポート番号が49170、通信プロトコルとしてRTP (Realtime Transport Protocol)を使用することを示している。
【００２７】
図５は、セッション中継装置のポリシ管理テーブル220の構成例を示すテーブル構成図である。
各エントリは、1つのピアツーピア通信に対応し、SIPにおけるセッションを一意に識別するための情報であるCall-ID、To tag、From tag、ピアツーピア通信の送信元アドレスおよびポート番号、送信先アドレス、パケットの優先中継制御レベルを示すDSCP値、中継ネットワークを選択する場合の次中継ノードのアドレスとで構成した。
【００２８】
図６は、セッション中継装置の通信端末-エッジノード対応テーブル230の構成例を示すテーブル構成図である。本例では、各エントリが1つの通信端末に対応するもので、通信端末のIPアドレス、通信端末を収容するエッジノードのIPアドレスとで構成した。
【００２９】
図７は、セッション中継装置のポリシ生成部で生成されたポリシの一例を示す説明図である。本例では、送信元IPアドレスが192.168.10.1かつ、送信元ポート番号が49170かつ、送信先IPアドレスが192.168.20.1の条件を満たすパケットのDSCP値を0x001010に書き換えということを示している。これにより、エッジノード20にて条件に合致するパケットのDSCP値が書き換えられ、コアノード30にてDSCP値を基にした優先制御が実行される。尚、中継ネットワークを請託する場合には、DSCP値の代わりに次中継ノードのアドレスが示される。
【００３０】
図８は、通信端末B(15b)が通信端末A(15a)とのピアツーピア通信を終了する際の通信手順を示すシーケンス図である。
通信端末B(15b)がセッション中継装置B(10b)に対してセッション終了を示すBYEメッセージ601を送信すると、セッション中継装置B(10b)は、BYEメッセージ602をセッション中継装置A(10a)に転送し、セッション中継装置A(10a)は、同様にBYEメッセージ603を通信端末A(15a)に転送する。そして、BYEメッセージを受信した通信端末A(15a)は、OKメッセージ604をセッション中継装置A(10a)に送信する。
【００３１】
OKメッセージを受信したセッション中継装置A(10a)は、内部ポリシ生成部210がメッセージに格納されているCall-ID、To tag、From tagを用いてポリシ管理テーブル220を検索し、該当するエントリを削除するとともに、QoS制御の解除を示すQoSポリシを生成し、ポリシ配信部に受け渡す。QoSポリシを受け取ったポリシ配信部220は、Decisionメッセージ606を生成し、通信端末-エッジノード対応テーブル230から通信端末を収容するエッジノードを検索して、該当するエッジノードA(20a)に配信する(605)。
【００３２】
Decisionメッセージを受信したエッジノードA(20a)は、該当するQoSポリシ設定を削除し、削除完了を示すReportメッセージ607を応答する。
【００３３】
Reportメッセージを受信したセッション中継装置A(10a)がACKメッセージ609をセッション中継装置B(10b)に送信する(608)と、ACKメッセージを受信したセッション中継装置Bは、同様に、内部ポリシ管理テーブルからの該当エントリの削除および、Decisionメッセージ611のエッジノードB(20b)への送信を行う(610)。
【００３４】
Decisionメッセージを受信したエッジノードB(20b)がQoSポリシ設定の削除を行いReportメッセージ612を送信すると、このReportメッセージを受信したセッション中継装置B(10b)は、ACKメッセージ614を通信端末Bに送信する(613)。
以上の手順でピアツーピア通信の終了と対応するQoS制御の解除が行なわれる。
【００３５】
図９は、本発明のセッション中継装置10に備えたポリシ生成部の処理フローを示す動作フロー図である。
ポリシ生成部210は、起動時にポリシ管理テーブル220の初期化を行い、以降、次の処理を繰り返し行う。
【００３６】
まず、セッションの確立が検出されたかどうかを調べる。検出された場合には、セッション制御メッセージ内のセッション情報およびピアツーピア通信情報からDSCP値を設定するポリシを生成する。生成したポリシをポリシ管理テーブル220に登録し、ポリシ配信部200を介してエッジノード30にポリシ設定を行う。
【００３７】
次に、セッション終了が検出されたかどうかを調べる。検出された場合には、セッション制御メッセージ内のセッション情報をキーとし、ポリシ管理テーブル220を検索する。検索結果のエントリを用いてDSCP値をクリアするポリシを生成し、ポリシ配信部210を介してエッジノード30のポリシの設定解除を行う。尚、ポリシ管理テーブル220の該当エントリはこの後削除される。
【００３８】
図１０は、中継ネットワークが選択可能な通信網に本発明のセッション中継装置10を適用したネットワークの構成を示す網構成図である。
中継ネットワークとして40a、40b、40cで示されるネットワークが存在し、ピアツーピア通信データの種別に従い中継ネットワークを選択することでネットワークの帯域を確保することができる。例えば、ポリシ設定により40aで示される中継ネットワークを選択する場合には、ポリシ内部のパケット中継制御処理として次中継ノードに30aaで示されるコアノードを指定することで容易に実現可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ポリシ設定可能なピアツーピア通信において、セッション中継装置にてピアツーピア通信の開始および終了を検出し、通信開始時には通信端末を収容するエッジノードにポリシ設定を行い、通信終了時にはポリシ設定解除を行うことが可能となる。また、オペレータによるポリシ設定操作が不要となり、不必要なポリシ設定によるエッジノードでのパケット中継遅延を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセッション中継装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のセッション中継装置を用いた通信網の構成例を示す網構成図である。
【図３】同じく、ピアツーピア通信を開始する通信手順を示すシーケンス図である。
【図４】同じく、INVITEメッセージとOKメッセージ内のピアツーピア通信情報の例を示す説明図である。
【図５】同じく、ポリシ管理テーブルの構成例を示すテーブル構成図である。
【図６】同じく、通信端末-エッジノード対応テーブルの構成例を示すテーブル構成図である。
【図７】同じく、ポリシ生成部で生成されるポリシの内容を示す説明図である。
【図８】同じく、ピアツーピア通信を終了する通信手順を示すシーケンス図である。
【図９】同じく、ポリシ生成部の動作を説明する動作フロー図である。
【図１０】本発明のセッション中継装置を用いた通信網の別の構成を示す網構成図である。
【符号の説明】
１０・・・セッション中継装置、１５・・・通信端末、２０・・・エッジノード、
３０・・・コアノード、４０・・・ポリシ設定可能なIPネットワーク、
１００・・・IP機能ブロック、１１０・・・ピアツーピア通信機能ブロック、
１２０・・・セッション管理テーブル、２００・・・ポリシ配信部、
２１０・・・ポリシ生成部、２２０・・・ポリシ管理テーブル、
２３０・・・通信端末-エッジノード対応テーブル。

Claims (4)

  1. 通信端末間のピアツーピア通信に用いられるセッション制御メッセージを中継するセッション中継装置と、前記通信端末同士を接続するネットワークに位置し、前記通信端末を前記ネットワークに収容するエッジノードと、前記ネットワークでパケットの中継処理を行うコアノードとから構成され、
    第１の通信端末からのセッション制御メッセージを第１のセッション中継装置が受け付け、第２の通信端末からのセッション制御メッセージを第２のセッション中継装置が受け付けるピアツーピア通信システムにおいて、
    第１のセッション中継装置は、通信元である第１の通信端末からセッション確立要求を受けると、
    前記第１のセッション中継装置は第２のセッション中継装置に前記セッション確立要求を転送し、
    前記第２のセッション中継装置は前記第２の通信端末に前記セッション確立要求を転送し、
    前記第２の通信端末は通信可能である場合に通信可能を示すメッセージを前記第２のセッション中継装置に転送し、
    前記第２のセッション中継装置が前記通信可能を示すメッセージを前記第１のセッション中継装置に転送したのち、
    前記第１のセッション中継装置がピアツーピア通信パケットに対するパケット中継処理のポリシを生成し、前記第１の通信端末を収容する第１のエッジノードに前記ポリシを配信し、前記第１のエッジノードに前記ポリシを登録させ、第２のセッション中継装置がピアツーピア通信パケットに対するパケット中継処理のポリシを生成し、前記第２の通信端末を収容する第２のエッジノードに前記ポリシを配信し、前記第２のエッジノードに前記ポリシを登録させることでエッジノードへのポリシ設定を完了し、
    前記第１の通信端末からのピアツーピア通信パケットは、前記第１のエッジノードで前記ポリシに基づいて優先制御情報の設定が行われ、前記第１のエッジノードで設定された優先制御情報に従ってコアノードでパケット中継が行われ、前記第２のエッジノードを経由して前記第２の通信端末へパケットが送信されることを特徴とするピアツーピア通信システム。
  2. 通信パケットに対してエッジノードが設定する前記優先制御情報がＤＳＣＰ値であることを特徴とする請求項１に記載のピアツーピア通信システム。
  3. 通信端末間のピアツーピア通信に用いられるセッション制御メッセージを中継するセッション中継装置と、前記通信端末同士を接続するネットワークに位置し、前記通信端末を前記ネットワークに収容するエッジノードと、前記ネットワークでパケットの中継処理を行うコアノードとから構成され、
    第１の通信端末からのセッション制御メッセージを第１のセッション中継装置が受け付け、第２の通信端末からのセッション制御メッセージを第２のセッション中継装置が受け付けるピアツーピア通信システムにおいて、
    第１のセッション中継装置は、通信元である第１の通信端末からセッション確立要求を受けると、
    前記第１のセッション中継装置は第２のセッション中継装置に前記セッション確立要求を転送し、
    前記第２のセッション中継装置は前記第２の通信端末に前記セッション確立要求を転送し、
    前記第２の通信端末は通信可能である場合に通信可能を示すメッセージを前記第２のセッション中継装置に転送し、
    前記第２のセッション中継装置が前記通信可能を示すメッセージを前記第１のセッション中継装置に転送したのち、
    前記第１のセッション中継装置がピアツーピア通信パケットに対するパケット中継処理のポリシを生成し、前記第１の通信端末を収容する第１のエッジノードに前記ポリシを配信し、前記第１のエッジノードに前記ポリシを登録させ、第２のセッション中継装置がピアツーピア通信パケットに対するパケット中継処理のポリシを生成し、前記第２の通信端末を収容する第２のエッジノードに前記ポリシを配信し、前記第２のエッジノードに前記ポリシを登録させることでエッジノードへのポリシ設定を完了し、
    前記第１の通信端末からのピアツーピア通信パケットは、前記第１のエッジノードで前記ポリシに基づいて次の中継先ノードの設定を行うことで、中継するネットワークを選択することを特徴とするピアツーピア通信システム。
  4. 前記第２のセッション中継装置は、前記第２の通信端末からセッション終了要求を受けると、第１のセッション中継装置に前記セッション終了要求を転送し、
    前記第１のセッション中継装置は前記第１の通信端末に前記セッション終了要求を転送し、
    前記第１の通信端末が前記セッション終了要求に対してＯＫメッセージを前記第１のセッション中継装置に転送したのち、
    前記第１のセッション中継装置が前記第１の通信端末を収容する前記第１のエッジノードに配信したポリシを削除させ、前記第２のセッション中継装置が前記第２の通信端末を収容する前記第２のエッジノードに配信したポリシを削除させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のピアツーピア通信システム。
JP2002307875A 2002-10-23 2002-10-23 ポリシ設定可能なピアツーピア通信システム Expired - Fee Related JP3855909B2 (ja)

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