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JP5083059B2 - Packet relay apparatus and packet relay method - Google Patents
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Description

本発明は、IP(Internet Protocol)ネットワークの輻輳状況に応じて、リアルタイム通信の送信レートを制御することができるパケット中継装置およびパケット中継方法に関するものである。   The present invention relates to a packet relay apparatus and a packet relay method that can control the transmission rate of real-time communication according to the congestion status of an IP (Internet Protocol) network.

IPネットワークにおいて、音声・映像などのリアルタイムメディアの転送にRTP/
RTCP(Real-time Transport Protocol/RTP Control Protocol)(RFC3550)が使用されている。UDP(User Datagram Protocol)でリアルタイムなマルチメディア通信を実現するためは、パケットの順番を表すシーケンス番号を付けたり、パケットの送信時刻を管理したりする必要があり、それを行うのがRTPである。RTCPは、RTPによる通信を補助し、受信側端末で計測したパケット損失率、ジッタ、遅延時間など通信回線の品質情報を送信側端末へ報告(レポート)し、送信側端末側は、この報告を参照して送信レートを制御することができる。
RTP / IP for transferring real-time media such as audio and video over IP networks
RTCP (Real-time Transport Protocol / RTP Control Protocol) (RFC3550) is used. In order to realize real-time multimedia communication with UDP (User Datagram Protocol), it is necessary to assign a sequence number indicating the order of packets and to manage the transmission time of packets, and RTP does this. . RTCP assists RTP communication and reports (reports) communication line quality information such as packet loss rate, jitter, and delay time measured at the receiving side terminal to the transmitting side terminal. The transmission rate can be controlled with reference to the above.

特許文献1には、ネットワークの輻輳状況に応じて、送信レートを制御する方法が開示されている。これによると、ネットワークの輻輳状況に応じて、受信側端末の映像品質監視部からの情報を、送信側端末のフレームレート制御部で受信し、送信レートを変更することで、映像品質の向上を行っている。
特開2005−322995号公報
Patent Document 1 discloses a method for controlling a transmission rate in accordance with a congestion state of a network. According to this, information from the video quality monitoring unit of the receiving side terminal is received by the frame rate control unit of the transmitting side terminal according to the congestion status of the network, and the video rate is improved by changing the transmission rate. Is going.
JP 2005-322995 A

特許文献1においては、受信側端末、送信側端末ですべて制御を行っているため、ネットワークの輻輳が局所的である場合、輻輳から回復したときに、送信レートの回復が遅れてしまうという問題がある。   In Patent Document 1, since all control is performed by the receiving side terminal and the transmitting side terminal, there is a problem that when the network congestion is local, the recovery of the transmission rate is delayed when the network recovers from the congestion. is there.

なお、輻輳とは、ネットワークのトラフィックが増加して、有効な通信がまったくできなくなってしまう状況であり、一般に、ネットワークではパケットなどを送るとき、相手に届いたかどうかなどの検査を行ない、もし届いていなければもう一度送り直すなどの再送処理を行なう。しかしネットワークの負荷が重くて確認パケットが返ってくるのが遅くなってくると、誤って再送パケットを早く送ってしまい、結果的にネットワークの負荷がさらに高くなってしまう。このようにしてネットワークの負荷が一気に上昇して、再送パケットや確認パケット(およびその他の制御パケットなど)ばかりで有効な通信がほとんどできなくなる状態をいう。   Congestion is a situation where network traffic increases and effective communication cannot be performed at all. In general, when sending packets, etc., the network checks whether it has reached the other party. If not, resend processing such as resending again. However, if the load on the network is heavy and the return of the confirmation packet is delayed, the retransmission packet is erroneously sent earlier, resulting in an even higher load on the network. In this way, the load on the network rises all at once, and a state in which effective communication is hardly possible with only retransmission packets and confirmation packets (and other control packets).

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであって、IPネットワークの輻輳状況に応じて、リアルタイム通信の送信レートを制御することができるパケット中継装置およびパケット中継方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and provides a packet relay apparatus and a packet relay method capable of controlling the transmission rate of real-time communication according to the congestion status of an IP network. With the goal.

前記目的を達成するため、ネットワーク上でパケットを中継するパケット中継装置(例えば、パケット中継装置100)は、RTPパケットを計測し、第1の品質情報を抽出する計測部(例えば、計測部50)と、RTCPパケットから、第2の品質情報を抽出する監視部(例えば、監視部60)と、監視部の制御指令により、制御レートを制御するレート制御部(例えば、レート制御部40)と、を備え、監視部が、第1の品質情報と第2の品質情報とから輻輳状態を検出したとき、レート制御部は、RTCPパケットに該当するRTPパケットの制御レートを低くするとともに、監視部は、RTCPパケット内の第2の品質情報を、第1の品質情報で置き換えることを特徴とする。 To achieve the object, a packet relay device (for example, the packet relay device 100) that relays a packet on the network measures an RTP packet and extracts first quality information (for example, the measurement unit 50). A monitoring unit (for example, the monitoring unit 60) that extracts the second quality information from the RTCP packet, a rate control unit (for example, the rate control unit 40) that controls the control rate according to a control command of the monitoring unit, When the monitoring unit detects a congestion state from the first quality information and the second quality information, the rate control unit lowers the control rate of the RTP packet corresponding to the RTCP packet, and the monitoring unit The second quality information in the RTCP packet is replaced with the first quality information .

本発明によれば、IPネットワークの輻輳状況に応じて、リアルタイム通信の送信レートを制御することができる。   According to the present invention, it is possible to control the transmission rate of real-time communication according to the congestion status of the IP network.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るIPネットワーク構成を示す説明図である。IP網(IPネットワーク)NW2に端末TE2が接続されており、IP網NW1に端末TE1が接続されており、IP網NW1とIP網NW2とは、パケット中継装置100によって接続されている。端末には、IP電話や、主に音声や動画などのマルチメディアファイルを転送・再生するストリーミング受信端末などがある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an IP network configuration according to an embodiment of the present invention. The terminal TE2 is connected to the IP network (IP network) NW2, the terminal TE1 is connected to the IP network NW1, and the IP network NW1 and the IP network NW2 are connected by the packet relay device 100. Examples of the terminal include an IP phone and a streaming receiving terminal that mainly transfers and plays multimedia files such as voice and moving images.

図2は、パケット中継装置の機能構成を示すブロック図である。適宜図1を参照して説明する。パケット中継装置100は、パケット受信部10、パケット送信部20、パケット判定部30、レート制御部40、パケットの品質情報を計測する計測部50、輻輳状態を監視する監視部60、条件設定部70を有している。パケット受信部10およびパケット送信部20は、ネットワークのインターフェース部の機能を有している。具体的には、端末TE2から端末TE1に送信する場合について説明すると、端末TE2から送信されたRTPパケットは、パケット受信部10で受信し、パケット判定部30およびレート制御部40を介して、パケット送信部20から端末TE1に送信される。また、RTPパケットを受信した端末TE1は、RTCPパケットを、端末TE2に送信する。送信されたRTCPパケットは、パケット受信部10を介して受信し、パケット判定部30およびレート制御部40を介して、パケット送信部20から端末TE2に送信される。なお、パケット受信部10、パケット送信部20、パケット判定部30、レート制御部40、計測部50、監視部60、条件設定部70は、プログラムに従って動作するCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)によって実現される。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the packet relay apparatus. This will be described with reference to FIG. The packet relay apparatus 100 includes a packet receiving unit 10, a packet transmitting unit 20, a packet determining unit 30, a rate control unit 40, a measuring unit 50 that measures packet quality information, a monitoring unit 60 that monitors a congestion state, and a condition setting unit 70. have. The packet receiving unit 10 and the packet transmitting unit 20 have a function of a network interface unit. Specifically, the case of transmitting from the terminal TE2 to the terminal TE1 will be described. The RTP packet transmitted from the terminal TE2 is received by the packet receiving unit 10, and the packet is transmitted via the packet determination unit 30 and the rate control unit 40. It is transmitted from the transmission unit 20 to the terminal TE1. Also, the terminal TE1 that has received the RTP packet transmits the RTCP packet to the terminal TE2. The transmitted RTCP packet is received via the packet receiver 10 and is transmitted from the packet transmitter 20 to the terminal TE2 via the packet determiner 30 and the rate controller 40. The packet receiving unit 10, the packet transmitting unit 20, the packet determining unit 30, the rate control unit 40, the measuring unit 50, the monitoring unit 60, and the condition setting unit 70 are a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read This is realized by only memory (RAM) and random access memory (RAM).

パケット判定部30は、パケット受信部10で受信したパケットが、パケットの種別(RTPパケットまたはRTCPパケット)と、パケットの送信方向とを判定する。判定結果により、RTPパケットの場合、RTPパケットを計測部50に送信する。RTCPパケットの場合、RTCPパケットを監視部60に送信する。   The packet determination unit 30 determines the packet type (RTP packet or RTCP packet) and the transmission direction of the packet received by the packet reception unit 10. Based on the determination result, in the case of an RTP packet, the RTP packet is transmitted to the measurement unit 50. In the case of an RTCP packet, the RTCP packet is transmitted to the monitoring unit 60.

計測部50は、受信したRTPパケットから品質情報(例えば、パケット損失率、ジッタ)を抽出する。監視部60は、受信したRTCPパケットに含まれている端末TE1が計測した品質情報と、計測部50にて計測した品質情報の比較を行い、その比較結果によりレート制御の設定を行う。レート制御部40は、監視部60から設定されたレート制御値で、受信パケットのレート制御を行う。条件設定部70は、パケット判定部30、計測部50、監視部60で参照するパケット識別条件(図4参照)、品質情報の判定をするためのパラメータ等を格納する役割を行う。   The measurement unit 50 extracts quality information (for example, packet loss rate, jitter) from the received RTP packet. The monitoring unit 60 compares the quality information measured by the terminal TE1 included in the received RTCP packet with the quality information measured by the measurement unit 50, and sets the rate control based on the comparison result. The rate control unit 40 performs rate control of received packets with the rate control value set by the monitoring unit 60. The condition setting unit 70 stores packet identification conditions (see FIG. 4) referred to by the packet determination unit 30, the measurement unit 50, and the monitoring unit 60, parameters for determining quality information, and the like.

図3は、パケット中継装置でパケットを受信してから送信までの処理を示すフローチャートである。適宜図1および図2を参照して説明する。パケット受信部10がパケットを受信すると、パケット判定部30は、受信したパケットがRTPパケットであるかRTCPパケットであるかを判定する(ステップS1)。判定方法は、予め設定されたIPアドレス、ポート番号などのパケット識別条件テーブル80(図4参照)を基に、条件に一致するか否かで判定する。詳細については、図4を参照して説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing processing from reception of a packet to transmission by the packet relay device. This will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate. When the packet receiving unit 10 receives a packet, the packet determining unit 30 determines whether the received packet is an RTP packet or an RTCP packet (step S1). The determination method is based on whether or not the conditions match based on a packet identification condition table 80 (see FIG. 4) such as a preset IP address and port number. Details will be described with reference to FIG.

図4は、パケット識別条件テーブルの一例を示す説明図である。パケット識別条件テーブル80は、条件設定部70に予め記憶されている。パケット識別条件テーブル80には、種別、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、プロトコル種別、送信元ポート番号、宛先ポート番号を有する。例えば、送信元ポート番号および宛先ポート番号は、一般的には、RTPパケットであれば5004、RTCPパケットであれば5005が使用される。具体的には、レコード81の場合、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、送信元ポート番号、宛先ポート番号から、端末TE2から端末TE1へのRTPパケットと判定できる。また、レコード84の場合、端末TE1から端末TE2へのRTCPパケットと判定される。同様に、レコード83の場合、端末TE1から端末TE2へのRTPパケットと判定され、レコード82の場合、端末TE2からTE1へのRTCPパケットと判定される。   FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a packet identification condition table. The packet identification condition table 80 is stored in the condition setting unit 70 in advance. The packet identification condition table 80 has a type, a source IP address, a destination IP address, a protocol type, a source port number, and a destination port number. For example, the source port number and the destination port number are generally 5004 for RTP packets and 5005 for RTCP packets. Specifically, in the case of the record 81, the RTP packet from the terminal TE2 to the terminal TE1 can be determined from the transmission source IP address, the destination IP address, the transmission source port number, and the destination port number. In the case of the record 84, it is determined as an RTCP packet from the terminal TE1 to the terminal TE2. Similarly, the record 83 is determined as an RTP packet from the terminal TE1 to the terminal TE2, and the record 82 is determined as an RTCP packet from the terminal TE2 to the TE1.

ステップS1において、RTPパケットの場合(ステップS1,RTP)、計測部50は、RFC3550あるいはRFC3611で規定される品質情報を計測する。ここでの品質情報の計測とは、RTPパケット情報から、所定の品質情報Q1を抽出することも含む。ここで得られた品質情報Q1は、送信側端末からパケット中継装置100までの品質情報を表している。   In step S1, in the case of an RTP packet (steps S1 and RTP), the measurement unit 50 measures quality information defined by RFC3550 or RFC3611. The measurement of quality information here includes extracting predetermined quality information Q1 from the RTP packet information. The quality information Q1 obtained here represents quality information from the transmission side terminal to the packet relay apparatus 100.

具体的には、品質情報Q1がパケット損失率のとき、RTPパケットのヘッダ部のシーケンス番号を利用して算出する。例えば、シーケンス番号が所定期間の連続する整数値を有するパケットのうち、シーケンス番号が抜けていた場合、その所定期間の全体のシーケンス番号の員数に対する、抜けているシーケンス番号の員数の割合を、パケット損失率(%)とする。   Specifically, when the quality information Q1 is a packet loss rate, it is calculated using the sequence number in the header part of the RTP packet. For example, if the sequence number is missing among the packets whose sequence numbers have consecutive integer values for a predetermined period, the ratio of the number of missing sequence numbers to the total number of sequence numbers for the predetermined period Loss rate (%).

また、品質情報Q1がジッタのとき、2つの連続するRTPパケットの送信間隔と受信間隔の時間差の平均偏差で表される。パケット送信時刻はRTPパケット内のRTPタイムスタンプフィールドに格納されており、2つのRTPパケットのRTPタイムスタンプをST1,ST2とし、受信した時刻をそれぞれRT1,RT2とすると、時間差DTは、
DT=(RT2−RT1)−(ST2−ST1) …(A1)
となり、ジッタJは
J=J+(|DT|−J)/16 …(A2)
で表される。
Further, when the quality information Q1 is jitter, it is represented by an average deviation of the time difference between the transmission interval and the reception interval of two consecutive RTP packets. The packet transmission time is stored in the RTP time stamp field in the RTP packet. When the RTP time stamps of the two RTP packets are ST1 and ST2, and the reception times are RT1 and RT2, respectively, the time difference DT is:
DT = (RT2-RT1)-(ST2-ST1) (A1)
Jitter J is J = J + (| DT | −J) / 16 (A2)
It is represented by

その後、RTPパケットは、後記するステップS6またはステップS9で設定または変更されたレート制御の設定条件に従って、レート制御された後に送信される(ステップS3)。   Thereafter, the RTP packet is transmitted after being subjected to rate control in accordance with the rate control setting conditions set or changed in step S6 or step S9 described later (step S3).

ステップS1において、RTCPパケットの場合(ステップS1,RTCP)、RTCPパケットから品質情報Q2を抽出する(ステップS4)。ここで得られた品質情報Q2は、送信側端末から受信側端末までの品質を表している。品質情報Q2の抽出の具体例としては、パケット損失率の場合、SR/RR(送信レポート/受信レポート)パケットのreport block内にあるfraction lost フィールドを抽出する。また、ジッタの場合、report block内にあるinterarrival jitterフィールドを抽出する。   In step S1, in the case of an RTCP packet (steps S1 and RTCP), quality information Q2 is extracted from the RTCP packet (step S4). The quality information Q2 obtained here represents the quality from the transmission side terminal to the reception side terminal. As a specific example of the extraction of the quality information Q2, in the case of the packet loss rate, the fraction lost field in the report block of the SR / RR (transmission report / reception report) packet is extracted. In the case of jitter, an interarrival jitter field in the report block is extracted.

なお、送信側の端末内の音声やビデオのデータを送信したアプリケーションは、送信レポートを作成し、送信レポートには、送出した累積パケット数、累積バイト数の情報が含まれる。受信側端末はこれを元にして、データ受信率を計算することができる。受信側端末は、ビデオや音声データを受け取ると、定期的に送信側端末に受信側端末の受信レポートを発行する。ここには、受信した最大シーケンス番号、欠落パケット数、ジッタ、往復遅延の計算に必要なタイムスタンプ情報が含まれる。   Note that an application that transmits audio or video data in the transmitting terminal creates a transmission report, and the transmission report includes information on the number of accumulated packets and the number of accumulated bytes transmitted. The receiving terminal can calculate the data reception rate based on this. When receiving the video or audio data, the receiving side terminal periodically issues a reception report of the receiving side terminal to the transmitting side terminal. This includes the maximum sequence number received, the number of missing packets, jitter, and time stamp information necessary for calculating the round trip delay.

監視部60は、ステップS2で得られた品質情報Q1と、ステップS4で得られた品質情報をQ2とを比較する(ステップS5)。品質情報Q1と比較し、品質情報Q2が著しく劣化している場合、パケット中継装置100と受信側端末間で局所的な輻輳が発生していると考えられる。このため、著しく劣化しているという判定には、条件設定部70に予め閾値を定義しておくとよい。例えば、品質情報Q1のパケット損失率が10%、品質情報Q2のパケット損失率が20%であるとき、パケット損失率の閾値が5%であるとき、劣化量が大きいと判定される。   The monitoring unit 60 compares the quality information Q1 obtained in step S2 and the quality information obtained in step S4 with Q2 (step S5). When the quality information Q2 is significantly degraded as compared with the quality information Q1, it is considered that local congestion has occurred between the packet relay device 100 and the receiving side terminal. For this reason, a threshold value may be defined in the condition setting unit 70 in advance for the determination that the deterioration is significant. For example, when the packet loss rate of the quality information Q1 is 10%, the packet loss rate of the quality information Q2 is 20%, and the threshold of the packet loss rate is 5%, it is determined that the deterioration amount is large.

また、判定条件としては、下記の式を満たすときに劣化量大と判定してもよい。
パケット損失率の場合、品質情報Q1のパケット損失率をQL1、品質情報Q2のパケット損失率をQL2とすると、(A3)式で示される。
QL2>(a1*QL1) …(A3)
ジッタの場合、品質情報Q1のジッタをQJ1、品質情報Q2のジッタをQJ2とすると、(A4)式で示される。
QJ2>(a2*QJ1) …(A4)
なお、a1、a2は、劣化量を判定する場合のパラメータであり、*は積算を意味する。
Further, as a determination condition, it may be determined that the deterioration amount is large when the following expression is satisfied.
In the case of the packet loss rate, when the packet loss rate of the quality information Q1 is QL1 and the packet loss rate of the quality information Q2 is QL2, it is expressed by the equation (A3).
QL2> (a1 * QL1) (A3)
In the case of jitter, when the jitter of the quality information Q1 is QJ1, and the jitter of the quality information Q2 is QJ2, it is expressed by equation (A4).
QJ2> (a2 * QJ1) (A4)
Note that a1 and a2 are parameters for determining the deterioration amount, and * means integration.

ステップS5において、劣化量が大きい場合(ステップS5,劣化量大)、監視部60は、レート制御の設定を行う(ステップS6)。レート制御対象となるパケットは、当該RTCPパケットに関連したRTPパケットである。例えば、パケット中継装置100での受信レートが1Mbpsで、受信側端末で計測した損失率が50%であれば、設定するレートは1Mbpsの50%である500Kbpsにすることで、損失を0%に抑えられると考えられ、設定するレートは10%の余裕を持たせ、600Kbpsに設定する。余裕度10%という値は、監視部60のパラメータとして有するとよい。   In step S5, when the amount of deterioration is large (step S5, large amount of deterioration), the monitoring unit 60 sets rate control (step S6). The packet subject to rate control is an RTP packet related to the RTCP packet. For example, if the reception rate at the packet relay apparatus 100 is 1 Mbps and the loss rate measured at the receiving terminal is 50%, the loss is reduced to 0% by setting the set rate to 500 Kbps, which is 50% of 1 Mbps. The rate to be set is set to 600 Kbps with a margin of 10%. A value of 10% margin may be provided as a parameter of the monitoring unit 60.

また、制御設定方法として、現在の設定レート値をRとすると、下記の式によりレートを設定してもよい。
パケット損失率の場合、
R*(QL1/QL2)*b1 …(B1)
同様に、ジッタの場合、
R*(QJ1/QJ2)*b2 …(B2)
なお、b1、b2は、レート制御のためのパラメータである。
As a control setting method, if the current set rate value is R, the rate may be set by the following equation.
For packet loss rate,
R * (QL1 / QL2) * b1 (B1)
Similarly, for jitter,
R * (QJ1 / QJ2) * b2 (B2)
B1 and b2 are parameters for rate control.

そして、受信した当該RTCPパケットの品質情報Q2を、品質情報Q1に書き換える処理を行う(ステップS7)。パケット中継装置100が送信側端末に転送するRTCPパケットの品質情報Q2を書き換えることで、RTCPパケットを受信した送信側端末が輻輳を検出することを抑止できるため、送信側端末は送信レートを下げることがない。   Then, a process of rewriting the quality information Q2 of the received RTCP packet with the quality information Q1 is performed (step S7). By rewriting the quality information Q2 of the RTCP packet that the packet relay apparatus 100 transfers to the transmission side terminal, it is possible to prevent the transmission side terminal that has received the RTCP packet from detecting congestion, so that the transmission side terminal lowers the transmission rate. There is no.

ステップS5において、劣化量が小さい場合(ステップS5、劣化量小)、監視部60は、レート制御が既に実施中であるか否かを判定する(ステップS8)。レート制御が実施中でない場合(ステップS5,No)、処理を終了する。レート制御が実施中であれば(ステップS5,Yes)、レート制御設定の変更を行う(ステップS9)。このときの制御は、輻輳が発生後のレート制御解除の動作制御となる。例えば、輻輳が発生し、ステップS6において、パケット中継装置100での制御レートを600kbpsに一度設定されたのち、その後、受信側端末からの品質情報Q2のパケット損失率がほぼ0%であった場合、段階的に、パケット中継装置の制御レートを、700kbps、800kbps、900kbpsに変更し、最終的には、帯域制御しない制御レートに戻す設定をするとよい。そして、ステップS9後には、パケットの書き換え(ステップS7)を実施し、一連の処理を終了する。   In step S5, when the deterioration amount is small (step S5, small deterioration amount), the monitoring unit 60 determines whether or not rate control is already being performed (step S8). If rate control is not being implemented (step S5, No), the process is terminated. If rate control is being implemented (step S5, Yes), the rate control setting is changed (step S9). The control at this time is the operation control for releasing the rate control after congestion occurs. For example, when congestion occurs and the control rate in the packet relay device 100 is once set to 600 kbps in step S6, and then the packet loss rate of the quality information Q2 from the receiving terminal is almost 0% In stepwise, the control rate of the packet relay apparatus may be changed to 700 kbps, 800 kbps, or 900 kbps, and finally set to return to the control rate without bandwidth control. Then, after step S9, packet rewriting (step S7) is performed, and a series of processing ends.

また、制御設定方法として、現在の設定レート値をRとすると、下記の式によりレートを設定してもよい。
R*c …(B3)
なお、cは、レート制御のパラメータである。
As a control setting method, if the current set rate value is R, the rate may be set by the following equation.
R * c (B3)
Note that c is a parameter for rate control.

なお、ステップS5において、劣化量が大きい場合は、パケット中継装置100と受信側端末間で、輻輳状態が発生していると見なされ、また、ステップS5において、劣化量が小さい場合は、輻輳状態が発生していない場合、あるいは、輻輳状態から回復した状態と見なすことができる。   In step S5, if the amount of deterioration is large, it is considered that a congestion state has occurred between the packet relay apparatus 100 and the receiving side terminal. In step S5, if the amount of deterioration is small, the congestion state Can be considered as a state in which no occurrence has occurred, or a state in which a congestion state has been recovered.

本実施形態によれば、品質情報を、パケット損失率、ジッタで説明したが、RTCPパケットのタイムスタンプ情報から算出した往復遅延時間であってもよい。往復遅延時間の算出方法を、図5を参照して説明する。   According to the present embodiment, the quality information has been described using the packet loss rate and jitter, but it may be a round trip delay time calculated from the time stamp information of the RTCP packet. A method for calculating the round-trip delay time will be described with reference to FIG.

図5は、往復遅延時間の算出方法を示す説明図である。端末TE2が時刻T101にRTCPパケットP1を送信し、パケット中継装置100が時刻T301に、端末TE1が時刻T201に受信する。端末TE1は時刻T202にRTCPパケットP2を送信する。RTCPパケットP2には、RTCPパケットP1を受信してからRTCPパケットP2を送信するまでの時間D201が含まれている。RTCPパケットP2を時刻T302に中継装置が受信し、時刻T102に端末TE2が受信する。このときパケット中継装置100から端末TE1の間の往復遅延時間は次式で表される。
T302−T301−D201 …(C1)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for calculating the round-trip delay time. The terminal TE2 transmits the RTCP packet P1 at time T101, the packet relay apparatus 100 receives at time T301, and the terminal TE1 receives at time T201. The terminal TE1 transmits the RTCP packet P2 at time T202. The RTCP packet P2 includes a time D201 from when the RTCP packet P1 is received until the RTCP packet P2 is transmitted. The relay apparatus receives the RTCP packet P2 at time T302, and the terminal TE2 receives it at time T102. At this time, the round-trip delay time between the packet relay apparatus 100 and the terminal TE1 is expressed by the following equation.
T302-T301-D201 (C1)

往復遅延時間は、パケット中継装置100で計測する毎に平均値を算出し、品質情報Q1としてその平均値をQDavgとしたとき、その後、計測した往復遅延時間を品質情報Q2としてQD2とすると、次式を満たすとき劣化量大と判定する。
QD2>(a3*QDavg) …(C2)
なお、a3は劣化量を判定するパラメータである。
The round-trip delay time is calculated every time the packet relay apparatus 100 measures, and when the average value is QDavg as the quality information Q1, and then the round-trip delay time measured is QD2 as the quality information Q2, When the equation is satisfied, it is determined that the deterioration amount is large.
QD2> (a3 * QDavg) (C2)
Note that a3 is a parameter for determining the deterioration amount.

往復遅延時間の場合のレート制御設定は、次式で算出される。
R*(QDavg/QD2)*b3 …(C3)
なお、b3は、レート制御のためのパラメータである。
The rate control setting in the case of the round trip time is calculated by the following equation.
R * (QDavg / QD2) * b3 (C3)
Note that b3 is a parameter for rate control.

本実施形態は、図2において、パケット判定部30がパケットを判定すると、(C1)式の往復遅延時間の算出による平均値QDavgの算出は計測部50で実行し、(C2)式の品質情報の比較および(C3)式のレート制御設定は、監視部60で実行するとよい。   In this embodiment, when the packet determination unit 30 determines a packet in FIG. 2, the average value QDavg is calculated by the measurement unit 50 by calculating the round trip delay time of the equation (C1), and the quality information of the equation (C2) And the rate control setting of the expression (C3) may be executed by the monitoring unit 60.

図6は、本発明の実施形態に係る特徴を示す説明図である。図6には、送信側端末からのRTPパケットと、受信側端末からのRTCPパケットの送信状態が示されている。本実施形態のパケット中継装置100の特徴は、(1)品質情報Q1および品質情報Q2に基づいて、パケット中継装置での制御レートを変更することができ、(2)品質情報Q2を品質情報Q1に書き換えることができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing features according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 shows the transmission state of the RTP packet from the transmission side terminal and the RTCP packet from the reception side terminal. The characteristics of the packet relay device 100 of this embodiment are (1) the control rate in the packet relay device can be changed based on the quality information Q1 and the quality information Q2, and (2) the quality information Q2 is changed to the quality information Q1. Can be rewritten.

本実施形態によれば、パケット中継装置100において、輻輳状態に応じて制御レートを変更することで、迅速に輻輳状態に追従することができる。また、送信側端末に転送するRTCPパケットの品質情報を、RTPパケットから求めた品質情報に書き換えることで、送信側端末が輻輳を検出することを抑止できるため、送信側端末は送信レートを下げることがない。このため、輻輳から回復したときに、RTCPパケットの品質情報を監視しながら、パケット中継装置100は、レート制御を元のレート値に戻すことができ、その結果、受信側端末は、輻輳以前の品質を得ることができる。   According to the present embodiment, the packet relay apparatus 100 can quickly follow the congestion state by changing the control rate according to the congestion state. In addition, since the quality information of the RTCP packet transferred to the transmission side terminal is rewritten with the quality information obtained from the RTP packet, the transmission side terminal can suppress the detection of congestion, so that the transmission side terminal reduces the transmission rate. There is no. For this reason, when recovering from congestion, the packet relay apparatus 100 can return the rate control to the original rate value while monitoring the quality information of the RTCP packet. Quality can be obtained.

本発明の実施形態に係るIPネットワーク構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the IP network structure which concerns on embodiment of this invention. パケット中継装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of a packet relay apparatus. パケット中継装置でパケットを受信してから送信までの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process from receiving a packet in a packet relay apparatus to transmission. パケット識別条件テーブルの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a packet identification condition table. 往復遅延時間の算出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation method of a round-trip delay time. 本発明の実施形態に係る特徴を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 パケット受信部
20 パケット送信部
30 パケット判定部
40 レート制御部
50 計測部
60 監視部
70 条件設定部
NW1,NW2 IP網(IPネットワーク)
100 パケット中継装置
TE1,TE2 端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Packet reception part 20 Packet transmission part 30 Packet determination part 40 Rate control part 50 Measurement part 60 Monitoring part 70 Condition setting part NW1, NW2 IP network (IP network)
100 packet relay device TE1, TE2 terminal

Claims (4)

ネットワーク上でパケットを中継するパケット中継装置において、
RTPパケットを計測し、第1の品質情報を抽出する計測部と
RTCPパケットから、第2の品質情報を抽出する監視部と、
前記監視部の制御指令により、制御レートを制御するレート制御部と、を備え、
前記監視部が、前記第1の品質情報と前記第2の品質情報とから輻輳状態を検出したとき、前記レート制御部は、前記RTCPパケットに該当する前記RTPパケットの制御レートを低くするとともに、
前記監視部は、前記RTCPパケット内の前記第2の品質情報を、前記第1の品質情報で置き換える
ことを特徴とするパケット中継装置。
In a packet relay device that relays packets on a network,
A measurement unit that measures RTP packets and extracts first quality information; a monitoring unit that extracts second quality information from RTCP packets;
A rate control unit that controls a control rate according to a control command of the monitoring unit,
When the monitoring unit detects a congestion state from the first quality information and the second quality information, the rate control unit lowers the control rate of the RTP packet corresponding to the RTCP packet, and
The monitoring unit replaces the second quality information in the RTCP packet with the first quality information.
前記第1の品質情報および前記第2の品質情報は、パケット損失率またはジッタであり、
前記輻輳状態は、前記第2の品質情報が、前記第1の品質情報とパケットの劣化量を判定するパラメータとの積算値より大きくなった状態である
ことを特徴とする請求項1に記載のパケット中継装置。
The first quality information and the second quality information are packet loss rates or jitters,
2. The congestion state is a state in which the second quality information is larger than an integrated value of the first quality information and a parameter for determining a packet degradation amount. Packet relay device.
前記監視部が、前記第2の品質情報と前記第1の品質情報とから前記輻輳状態を検出したのち前記輻輳状態が回復したと判定したとき、前記レート制御部は、前記RTCPパケットに該当する前記RTPパケットの制御レートを、前記輻輳状態を検出する前の元の制御レートに戻す
ことを特徴とする請求項1に記載のパケット中継装置。
When the monitoring unit determines that the congestion state has been recovered after detecting the congestion state from the second quality information and the first quality information, the rate control unit corresponds to the RTCP packet The packet relay apparatus according to claim 1, wherein the control rate of the RTP packet is returned to the original control rate before the congestion state is detected.
ネットワーク上でパケットを中継するパケット中継方法において、
計測部が、RTPパケットを計測し、第1の品質情報を抽出し、
監視部が、RTCPパケットから、第2の品質情報を抽出し、
前記監視部が、前記第1の品質情報と前記第2の品質情報とから輻輳状態を検出したとき、前記監視部の制御指令により制御レートを制御するレート制御部は、前記RTCPパケットに該当する前記RTPパケットの制御レートを低くするとともに、
前記監視部は、前記RTCPパケット内の前記第2の品質情報を、前記第1の品質情報で置き換える
ことを特徴とするパケット中継方法。
In a packet relay method for relaying a packet on a network,
The measurement unit measures the RTP packet, extracts the first quality information,
The monitoring unit extracts the second quality information from the RTCP packet,
When the monitoring unit detects a congestion state from the first quality information and the second quality information, a rate control unit that controls a control rate according to a control command of the monitoring unit corresponds to the RTCP packet While reducing the control rate of the RTP packet,
The monitoring unit replaces the second quality information in the RTCP packet with the first quality information.
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