JP2013118493A - 中継装置、通信端末及び通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】 通信経路に、通信を制限し、遮断する装置が存在していても、ＳＩＰサーバ及び通信端末、若しくは、通信端末同士間の接続を円滑に行うことができるようにする。
【解決手段】 中継装置も通信端末も、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中から、対向する上記通信端末若しくは中継装置との間で通信が成功するカプセル化方法及び通信処理方法の組を探索し、探索できた方法を適用して、ＳＩＰメッセージ若しくはメディアのカプセル化及び逆カプセル化を行って通信するカプセル処理部を有する。上記探索により、通信を制限し、遮断する装置を透過し得る。
【選択図】 図２

Description

本発明は中継装置、通信端末及び通信ネットワークに関し、例えば、通信経路にファイアウォールやＮＡＴ（ネットワークアドレス変換）装置が存在しているＶｏＩＰ網において、通信端末とＳＩＰサーバとの通信を中継する場合に適用し得るものである。

近年、スマートフォンの普及が広がり、ソフトフォンアプリによるインターネット経由でのＶｏＩＰ通信が増加している。このようなＶｏＩＰ通信では、メディアやシグナリングの通信経路に、ファイアウォールやＮＡＴ装置が設けられていることがある。

特許文献１には、ＴＣＰトランスポートプロトコルの一時使用によって、ＳＩＰシグナリングを、ＮＡＴ装置を通過させる方法が記載されている。

特表２０１１−５０２３８１号公報

特許文献１の記載技術は、ＳＩＰシグナリングにおいて、ＮＡＴ装置を通過するＴＣＰによる手法である。

しかしながら、通信事業者によっては、パケット定額の契約種類などにより、通信可能なプロトコルに制限を設けている場合がある。プロトコル制限によっては、ファイアウォールやＮＡＴ装置で、ＶｏＩＰの通信を制限し、遮断している場合がある。すなわち、通信端末とＳＩＰサーバの接続を行うことができないことも生じている。しかも、ファイアウォールやＮＡＴ装置がどのようなプロトコル制限を行っているか、通信装置が不明なことが大半であり、ファイアウォールやＮＡＴ装置による通信遮断を回避しようにも、容易に回避することができない。

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、通信経路に、通信を制限し、遮断するファイアウォールやＮＡＴ装置などが存在していても、中継装置を挟んだ２つの装置間の接続を円滑に行うことができる中継装置、通信端末及び通信ネットワークを提供しようとしたものである。

第１の本発明は、通信端末及び呼制御サーバ間で授受する呼制御信号の中継、若しくは、通信端末間で授受するメディアの中継の少なくとも一方を行う中継装置において、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中から、対向する上記通信端末との間で通信が成功するカプセル化方法及び通信処理方法の組を探索し、呼制御信号若しくはメディアのカプセル化及び逆カプセル化を行うカプセル処理部を有することを特徴とする。

第２の本発明は、中継装置を介して呼制御サーバと呼制御信号を授受すると共に、中継装置を介して他の通信端末とメディアを授受する通信端末において、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中から、対向する上記中継装置との間で通信が成功するカプセル化方法及び通信処理方法の組を探索し、呼制御信号若しくはメディアのカプセル化及び逆カプセル化を行うカプセル処理部を有することを特徴とする。

第３の本発明は、通信端末と、呼制御サーバと、通信端末及び呼制御サーバ間で授受する呼制御信号の中継、若しくは、２つの通信端末間で授受するメディアの中継の少なくとも一方を行う中継装置とを有する通信ネットワークにおいて、上記中継装置として第１の本発明の中継装置を適用すると共に、上記通信端末として第２の本発明の通信端末を適用したことを特徴とする。

本発明によれば、通信経路に、通信を制限し、遮断するファイアウォールやＮＡＴ装置などが存在していても、中継装置を挟んだ２つの装置間の接続を円滑に行うことができるようになる。

実施形態における通信ネットワークの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末の機能的な内部構成を示すブロック図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末におけるＳＩＰカプセル処理部の最適カプセル化方法（最適通信処理）の探索手順を示す説明図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末のＳＩＰカプセル処理部におけるＳＩＰメッセージの第１のカプセル化方法を示す説明図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末のＳＩＰカプセル処理部におけるＳＩＰメッセージの第２のカプセル化方法を示す説明図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末におけるメディアカプセル処理部の最適カプセル化方法（最適通信処理）の探索手順を示す説明図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末のメディアカプセル処理部におけるメディアの第１のカプセル化方法を示す説明図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末のメディアカプセル処理部におけるメディアの第２のカプセル化方法を示す説明図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末のＳＩＰカプセル処理部が候補とするＳＩＰメッセージのＴＣＰ独自通信処理のプロトコルシーケンスを示すシーケンス図である。 実施形態に係る中継装置及び通信端末のメディアカプセル処理部が候補とするメディアのＴＣＰ独自通信処理のプロトコルシーケンスを示すシーケンス図である。 変形実施形態に係る中継装置及び通信端末の機能的な内部構成を示すブロック図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による中継装置、通信端末及び通信ネットワークの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、実施形態における通信ネットワークの構成を示すブロック図である。

図１において、実施形態の通信ネットワーク１は、アクセス網事業者によるアクセス網２−１〜２−Ｎ内に位置している通信端末３−１〜３−Ｎと、ＶｏＩＰ網事業者によるＶｏＩＰ網４内に位置しているＳＩＰサーバ５と、ＶｏＩＰ網４とインターネット６との境界に配置されている中継装置７とを有している。なお、アクセス網２−１〜２−Ｎとインターネット６との境界には、ファイアウォール（ＦＷ）やＮＡＴ装置などのＶｏＩＰ通信制限装置（ＮＡＴ／ＦＷ）８−１〜８−Ｎが設けられている。

中継装置７は、ＶｏＩＰ網でのネットワーク機器の分類としては、例えば、セッションボーダコントローラ（ＳＢＣ）に相当するものである。図１は、通信端末３−１〜３−Ｎと中継装置７との通信経路が、カプセリングによるトンネル９−１〜９−Ｎを構成している状態を示しており、すなわち、通信端末３−１〜３−Ｎと中継装置７とが、ＶｏＩＰ通信制限装置８−１〜８−Ｎの存在に拘らず、その接続を円滑にできるようにした状態を示している。

図２は、実施形態に係る中継装置７及び通信端末３−１、３−Ｎの機能的な内部構成を示すブロック図である。図２において記載している通信端末３−１及び３−Ｎは、これらの間で通信を行っている通信端末である。

中継装置７は、通信に供している通信端末３−１、３−Ｎ毎に設定される、ＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎと、ＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎと、メディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎと、メディア処理部２３−１、２３−Ｎとを有する。さらに、中継装置７は、メディア折返し処理部２４を有する。

一方、各通信端末３−１、３−Ｎは、ＳＩＰカプセル処理部３０−１、３０−Ｎと、ＳＩＰ処理部３１−１、３１−Ｎと、メディアカプセル処理部３２−１、３２−Ｎと、メディア処理部３３−１、３３−Ｎと、アプリケーション部３４−１、３４−Ｎとを有する。

この実施形態の場合、中継装置７と各通信端末３−１、３−Ｎとの間には、ＳＩＰメッセージ（ＳＩＰシグナリング；呼制御信号）用のトンネル４０−１、４０−Ｎと、メディア（ＲＴＰ／ＲＴＣＰパケット；通信データ）用のトンネル４１−１、４１−Ｎとが別個に設けられている。

中継装置７のＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎは、ＳＩＰメッセージ用トンネル４０−１、４０−Ｎから到来したＳＩＰメッセージカプセルを逆カプセル化し、取り出したＳＩＰメッセージをＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎに与え、ＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎから与えられたＳＩＰメッセージをカプセル化してＳＩＰメッセージ用トンネル４０−１、４０−Ｎに送出するものである。

この実施形態の場合、ＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎは、ＳＩＰメッセージのカプセル化方法（通信処理方法）として、複数の方法を適用できるものであり、ＶｏＩＰ通信制限装置８−１〜８−Ｎによる制限を受けないカプセル化方法を探索し、探索できたカプセル化方法でＳＩＰメッセージをカプセル化して通信処理するものである。

ＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎは、ＳＩＰサーバ５から到来したＳＩＰメッセージをＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎに与え、ＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎから与えられたＳＩＰメッセージをＳＩＰサーバ５に与えるものである。なお、ＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎは、ＳＩＰサーバ５から、ＳＩＰメッセージがＵＤＰパケットの形式で与えられた場合にはＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎに、カプセル化方法の第１候補の方法として与え、ＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎから、ＳＩＰメッセージがＵＤＰパケットの形式で与えられた場合には、ＳＩＰサーバ５に対してもそのまま与えるようにしても良い。また、ＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎは、ＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−ＮからのＳＩＰメッセージが単なるデータの場合には、ＵＤＰパケットを形成してＳＩＰサーバ５に与えるようにすることが好ましい。ＳＩＰ処理部２１−１、２１−Ｎは、ＳＩＰサーバ５又はＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎから与えられたＳＩＰメッセージの内容が、当該中継装置７での呼制御を規定しているものであれば、該当する呼制御処理を実行するものである。

中継装置７のメディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎは、メディア用トンネル４１−１、４１−Ｎから到来したメディアカプセルを逆カプセル化し、取り出したメディアをメディア処理部２３−１、２３−Ｎに与え、メディア処理部２３−１、２３−Ｎから与えられたメディアをカプセル化してメディア用トンネル４１−１、４１−Ｎに送出するものである。

この実施形態の場合、メディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎは、メディアのカプセル化方法（通信処理方法）として、複数の方法を適用できるものであり、ＶｏＩＰ通信制限装置８−１〜８−Ｎによる制限を受けないカプセル化方法を探索し、探索できたカプセル化方法でメディアをカプセル化して通信するものである。

メディア処理部２３−１、２３−Ｎは、メディア折返し処理部２４から到来したメディアをメディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎに与え、メディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎから与えられたメディアをメディア折返し処理部２４に与えるものである。なお、メディア処理部２３−１、２３−Ｎは、カプセル化方法の第１候補の方法で、メディア折返し処理部２４から到来したメディアをカプセル化したものをメディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎに与えるようになされている。

メディア折返し処理部２４は、ある通信端末３−１（又は３−Ｎ）からのメディアを、その通信端末３−１（又は３−Ｎ）とセッションが確立している他の通信端末３−Ｎ（又は３−１）に向けて折り返すものである。メディア折返し処理部２４は、直接的には、メディア処理部２３−１、２３−Ｎとの間でメディアを授受する。

通信端末３−１、３−ＮのＳＩＰカプセル処理部３０−１、３０−Ｎは、ＳＩＰメッセージ用トンネル４０−１、４０−Ｎから到来したＳＩＰメッセージのカプセルを逆カプセル化し、取り出したＳＩＰメッセージをＳＩＰ処理部３１−１、３１−Ｎに与え、ＳＩＰ処理部３１−１、３１−Ｎから与えられたＳＩＰメッセージをカプセル化してＳＩＰメッセージ用トンネル４０−１、４０−Ｎに送出するものである。ＳＩＰカプセル処理部３０−１、３０−Ｎは、中継装置７のＳＩＰカプセル処理部２０−１、２０−Ｎと同様なカプセル化を行うものである。

ＳＩＰ処理部３１−１、３１−Ｎは、アプリケーション部３４−１、３４−Ｎから与えられたシグナリング情報から、所定フォーマットのＳＩＰメッセージ（なお、第１候補のカプセル化方法で既にカプセル化されたメッセージであっても良い）を形成してＳＩＰカプセル処理部３０−１、３０−Ｎに与え、ＳＩＰカプセル処理部３０−１、３０−Ｎから与えられたＳＩＰメッセージからシグナリング情報を抽出してアプリケーション部３４−１、３４−Ｎに与えるものである。

通信端末３−１、３−Ｎのメディアカプセル処理部３２−１、３２−Ｎは、メディア用トンネル４１−１、４１−Ｎから到来したメディアのカプセルを逆カプセル化し、取り出したメディアをメディア処理部３３−１、３３−Ｎに与え、メディア処理部３３−１、３３−Ｎから与えられたメディアをカプセル化してメディア用トンネル４１−１、４１−Ｎに送出するものである。メディアカプセル処理部３２−１、３２−Ｎは、中継装置７のメディアカプセル処理部２２−１、２２−Ｎと同様なカプセル化を行うものである。

メディア処理部３３−１、３３−Ｎは、アプリケーション部３４−１、３４−Ｎから与えられた通信データ（例えば、音声データ）から、メディア（例えばＲＴＰ／ＲＴＣＰパケット；なお、第１候補のカプセル化方法で既にカプセル化されたメディアであっても良い）を生成してメディアカプセル処理部３２−１、３２−Ｎに与え、メディアカプセル処理部３２−１、３２−Ｎから与えられたメディアから通信データを抽出してアプリケーション部３４−１、３４−Ｎに与えるものである。

アプリケーション部３４−１、３４−Ｎは、例えば、ソフトフォンアプリなどが該当し、シグナリング情報を、ＳＩＰ処理部３１−１、３１−Ｎとの間で授受し、通信データを、メディア処理部３３−１、３３−Ｎとの間で授受するものである。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、実施形態の通信ネットワーク１における通信端末３−１〜３−Ｎと中継装置７との動作を説明する。

この実施形態は、ＳＩＰメッセージとメディア（ＲＴＰ／ＲＴＣＰパケット）をそれぞれカプセル化してトンネルを通過させることで、通信端末３−１〜３−Ｎと中継装置７との間で、ＶｏＩＰ通信制限装置８−１〜８−Ｎの制限を受けないようにＳＩＰメッセージ及びメディアを授受していることを特徴としている。

そこで、以下では、ＳＩＰメッセージのカプセル化の動作とメディアのカプセル化の動作を中心に、通信端末３−１〜３−Ｎ及び中継装置７の動作を説明する。

図３は、中継装置７におけるＳＩＰカプセル処理部２０（２０−１、２０−Ｎ）及び通信端末３（３−１、３−Ｎ）におけるＳＩＰカプセル処理部３０（３０−１、３０−Ｎ）の最適カプセル化方法（最適通信処理）の探索手順を示す説明図である。

図４は、ＳＩＰカプセル処理部２０及び３０におけるＳＩＰメッセージの第１の変形方法（第１のカプセル化方法）を示している。図５は、ＳＩＰカプセル処理部２０及び３０におけるＳＩＰメッセージの第２の変形方法（第２のカプセル化方法）を示している。図４及び図５の相違は、レイヤ４（ＴＣＰ若しくはＵＤＰ）のヘッダが１層か２層かの相違である。ＳＩＰカプセル処理部２０及び３０は、予め定められた図４及び図５のいずれかを適用する。

中継装置７におけるＳＩＰカプセル処理部２０も、端末３におけるＳＩＰカプセル処理部３０も、図３に示すように、ＳＩＰメッセージのカプセル化通信では、ＵＤＰ通信処理（Ｓ１）、ＴＣＰスタック通信処理（Ｓ２）、ＴＣＰ独自通信処理（Ｓ３）、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理（Ｓ４）、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理（Ｓ５）によるカプセル化通信を、以下のような順序で行う。

図３に示すカプセル化通信処理Ｓ１〜Ｓ５は、全てを実施されるわけではなく、各カプセル化通信処理において、通信が失敗した時点で、次のカプセル化通信処理に切り替えるものである。言い換えると、通信し得るカプセル化方法（カプセル化通信処理）を探索しているものである。各カプセル化通信処理Ｓ１〜Ｓ５では、タイマ制御により通信が成功したか否かを制御し、対向装置（通信端末３又は中継装置７）から所定時間以内に応答がない場合、次のカプセル化通信処理に切り替える。

図３では、ＳＩＰ処理部２１又は３１にて生成されたＳＩＰメッセージをＵＤＰ若しくはＴＣＰにてカプセル化する。この「ＵＤＰ通信処理Ｓ１」と、その次の「ＴＣＰスタック通信処理Ｓ２」に関しては、通常のプロトコル処理を行っている。これらのカプセル化通信処理Ｓ１、Ｓ２が共に成功しないときは、次の「ＴＣＰ独自通信処理Ｓ３」に移行する。さらに、このカプセル化通信処理Ｓ３が成功しないときは、次の「ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４」に移行する。カプセル化通信処理Ｓ１〜Ｓ４がいずれも成功しないときは、「ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理Ｓ５」を行う。なお、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理Ｓ５も成功しない場合には、対向する装置と通信し得ないと判定する。

複数のカプセル化通信処理の移行順序は、図３に示すものが、通信成功となるカプセル化通信処理を早く検索できると考えられて好ましいものである。しかしながら、複数のカプセル化通信処理の移行順序は、図３のものに限定されない。また、設定操作により、移行順序を初期設定したり変更したりできるようにしても良い。

次に、各カプセル化通信処理Ｓ１〜Ｓ５で行う図４に示す第１のカプセル化方法を説明する。図４に示す例では、ＳＩＰ処理部２１、３１からは、ＳＤＰによる情報が盛り込まれたＳＩＰメッセージ（ＳＩＰ／ＳＤＰ）に、既に、ＳＩＰを表すポート番号「５０６０」を含むＵＤＰヘッダと、ＩＰヘッダとが付与されたパケット（ＵＤＰパケット）が、ＳＩＰカプセル処理部２０、３０に入力される。なお、ＳＩＰ処理部２１は、ＳＩＰサーバ５から与えられたＵＤＰパケットをそのままＳＩＰカプセル処理部２０に与え、逆カプセル化で得られたＳＩＰメッセージを含むＵＤＰパケットを組み立ててＳＩＰサーバ５に与えるものである。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＵＤＰ通信処理Ｓ１で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットをそのまま対向装置との間で通信しようとする。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＴＣＰスタック通信処理Ｓ２で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＳＩＰを表すポート番号「５０６０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えたパケットを対向装置との間で通信しようとする。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ３で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えたパケットを対向装置との間で通信しようとする。このＴＣＰ独自通信処理Ｓ３の詳細については、図９を用いて後述する。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えると共に、ＨＴＴＰヘッダを追加したパケットを対向装置との間で通信しようとする。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理Ｓ５で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えると共に、ＨＴＴＰヘッダを追加したパケットを対向装置との間で通信しようとする。なお、パケットの構成は、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４でのパケットの構成と同様であるが、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４では、図９を用いて後述するような独自の通信処理が実行される。

次に、各カプセル化通信処理Ｓ１〜Ｓ５で行う図５に示す第２のカプセル化方法を説明する。図５に示す例でも、ＳＩＰ処理部２１、３１からは、ＳＤＰによる情報が盛り込まれたＳＩＰメッセージ（ＳＩＰ／ＳＤＰ）に、ＳＩＰを表すポート番号「５０６０」を含むＵＤＰヘッダと、ＩＰヘッダとが既に付与されたパケットが、ＳＩＰカプセル処理部２０、３０に入力される。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＵＤＰ通信処理Ｓ１又はＴＣＰスタック通信処理Ｓ２で通信処理が成功するか確認する際の処理は、上述した図４の例と同様である。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ３で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダと、ＨＴＴＰヘッダとを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。

ＳＩＰカプセル処理部２０、３０が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理Ｓ５で通信処理が成功するか確認する際には、ＳＩＰ処理部２１、３１から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダと、ＨＴＴＰヘッダとを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。なお、パケットの構成は、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４でのパケットの構成と同様であるが、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４では図９を用いて後述するような独自の通信処理が実行される。

図６は、中継装置７におけるメディアカプセル処理部２２（２２−１、２２−Ｎ）及び通信端末３（３−１、３−Ｎ）におけるメディアカプセル処理部３２（３２−１、３２−Ｎ）の最適カプセル化方法の探索手順を示す説明図である。

図７は、メディアカプセル処理部２２及び３２におけるメディアの第１の変形方法（第１のカプセル化方法）を示している。図８は、メディアカプセル処理部２２及び３２におけるメディアの第２の変形方法（第２のカプセル化方法）を示している。図７及び図８の相違は、レイヤ４（ＴＣＰ若しくはＵＤＰ）のヘッダが１層か２層かの相違である。メディアカプセル処理部２２及び３２は、予め定められた図７及び図８のいずれかを適用する。

中継装置７におけるメディアカプセル処理部２２も、端末３におけるメディアカプセル処理部３２も、図６に示すように、メディアのカプセル化では、ＵＤＰ通信処理（Ｓ１１）、ＴＣＰ独自通信処理（Ｓ１２）、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理（Ｓ１３）、ＴＣＰスタック通信処理（Ｓ１４）、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理（Ｓ１５）によるカプセル化通信を、以下のような順序で行う。

メディアの処理においても、図６に示すカプセル化通信処理Ｓ１１〜Ｓ１５を全て実施するわけではなく、各カプセル化通信処理において、通信が失敗した時点で、次のカプセル化通信処理に切り替えるものである。言い換えると、通信し得るカプセル化方法（カプセル化通信処理）を探索しているものである。各カプセル化通信処理Ｓ１１〜Ｓ１５では、タイマ制御により通信が成功したか否かを制御し、対向装置（通信端末３又は中継装置７）から所定時間以内に応答がない場合、次のカプセル化通信処理に切り替える。図６に示す順序も、ＳＩＰメッセージに係る図３と同様に、成功する通信処理が早く検索できると考えられて好ましいものである。しかしながら、複数のカプセル化通信処理の移行順序は、図６のものに限定されない。また、設定操作により、移行順序を初期設定したり変更したりできるようにしても良い。

次に、各カプセル化通信処理Ｓ１１〜Ｓ１５で行う図７に示す第１のカプセル化方法を説明する。図７に示す例では、メディア処理部２３、３３からは、通信データ（図７は音声データの場合を示している）にＲＴＰヘッダが付与されているＲＴＰ／ＲＴＣＰパケットに、既に、所定のプロトコルを表すポート番号「ｘｘｘｘ」を含むＵＤＰヘッダと、ＩＰヘッダとが付与されたパケットが、メディアカプセル処理部２２、３２に入力される。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＵＤＰ通信処理Ｓ１１で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットをそのまま対向装置との間で通信しようとする。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えたパケットを対向装置との間で通信しようとする。このＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２の詳細については、図１０を用いて後述する。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えると共に、ＨＴＴＰヘッダを追加したパケットを対向装置との間で通信しようとする。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＴＣＰスタック通信処理Ｓ１４で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えたパケットを対向装置との間で通信しようとする。なお、パケットの構成は、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２でのパケットの構成と同様であるが、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２では、図１０を用いて後述するような独自の通信処理が実行される。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理Ｓ１５で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダの部分を、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダに置き換えると共に、ＨＴＴＰヘッダを追加したパケットを対向装置との間で通信しようとする。なお、パケットの構成は、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３でのパケットの構成と同様であるが、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３では、図１０を用いて後述するような独自の通信処理が実行される。

次に、各カプセル化通信処理Ｓ１１〜Ｓ１５で行う図８に示す第２のカプセル化方法を説明する。図８に示す例でも、メディア処理部２３、３３からは、通信データ（図７は音声データの場合を示している）にＲＴＰヘッダが付与されているＲＴＰ／ＲＴＣＰパケットに、所定のプロトコルを表すポート番号「ｘｘｘｘ」を含むＵＤＰヘッダと、ＩＰヘッダと、が既に付与されたパケットが、メディアカプセル処理部２２、３２に入力される。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＵＤＰ通信処理Ｓ１１で通信処理が成功するか確認する際の処理は、上述した図７の例と同様である。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダとＨＴＴＰヘッダを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＴＣＰスタック通信処理Ｓ１４で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。なお、パケットの構成は、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２でのパケットの構成と同様であるが、ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２では、図１０を用いて後述するような独自の通信処理が実行される。

メディアカプセル処理部２２、３２が、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰスタック通信処理Ｓ１５で通信処理が成功するか確認する際には、メディア処理部２３、３３から与えられたパケットにおけるＵＤＰヘッダに加え、ＨＴＴＰを表すポート番号「８０」を含むＴＣＰヘッダとＨＴＴＰヘッダを先頭側に含むパケットを対向装置との間で通信しようとする。なお、パケットの構成は、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３でのパケットの構成と同様であるが、ＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３では、図１０を用いて後述するような独自の通信処理が実行される。

図９は、ＳＩＰメッセージ（ＳＩＰ／ＳＤＰデータ）を授受するためのＴＣＰ独自通信処理Ｓ３及びＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４のプロトコルシーケンスを示すシーケンス図である。ＴＣＰ独自通信処理Ｓ３もＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ４もプロトコルシーケンスに関しては同様である。

この図９に示すプロトコルシーケンスは、必ずしも音声通話などリアルタイム系トラフィックに適しないファイル転送などデータ系トラフィック向けのプロトコルであるＴＣＰスタック通信処理に対して、よりリアルタイム性を向上させ（例えば、音声通信では呼制御データの通信でもリアルタイム性の要求は高い）、かつ、ＶｏＩＰ通信制限装置（ファイアウォールやＮＡＴ装置）８のプロトコル制限下での導通を可能とするための擬似的なＴＣＰ通信処理（ＴＣＰ独自通信処理）である。ＴＣＰ独自通信処理Ｓ３、Ｓ４では、ＴＣＰと見せるために適用されている３ウェイハンドシェークのコネクションオープンのシーケンスＳＥＱ１と、ＳＩＰメッセージ（ＳＩＰ／ＳＤＰデータ）を授受するシーケンスＳＥＱ２と、ＴＣＰと見せるために適用されているＦＩＮによるコネクションクローズのシーケンスＳＥＱ３とが実行される。ＴＣＰスタック通信処理では、発生したパケットロスに対して、再送制御が実施されるが、音声通話などリアルタイム系トラフィックでは、負担の大きいトラフィックとなり、リアルタイム性を損なう。そのため、このＴＣＰ独自通信処理Ｓ３、Ｓ４では再送制御は行わない。しかし、ＴＣＰ通信処理と見せるための方法を適用している。例えば、コネクションオープンのシーケンスＳＥＱ１やコネクションクローズのシーケンスＳＥＱ３は、ＴＣＰ通信処理と見せるための方法である。また、ＴＣＰヘッダにＡＣＫフラグを設定するのもＴＣＰ通信処理と見せるための方法である。但し、ＡＣＫフラグを設定しても、対向装置からのパケットの送信に対する受信の確認応答を行うものとはなっていない。

図１０は、メディア（ＲＴＰ／ＲＴＣＰパケット）を授受するためのＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２及びＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３のプロトコルシーケンスを示すシーケンス図である。ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１２もＨＴＴＰヘッダ付与＋ＴＣＰ独自通信処理Ｓ１３もプロトコルシーケンスに関しては同様である。

図１０に示すプロトコルシーケンスも、メディアでの独自の擬似的なＴＣＰ通信処理を示している。シーケンスＳＥＱ１１〜ＳＥＱ１３に関しては、図９に示したＳＩＰメッセージのシーケンスＳＥＱ１〜ＳＥＱ３と同様である。

図９及び図１０に示したＴＣＰ独自通信処理Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１２、Ｓ１３を整理すると、以下の通りである。

ＴＣＰ独自通信処理では、ＳＹＮ、ＦＩＮを適用したコネクションのオープン、クローズによるコネクション管理、及び、シーケンス番号の付与を実施する。しかし、一般的なＴＣＰスタックに具備されるウィンドウ制御、再送制御、フロー制御、輻輳制御及び確認応答は実施しない。但し、確認応答に関しては、対向装置からのパケットの送信に対する受信の確認応答を行わないが、ＴＣＰヘッダには常にＡＣＫフラグを設定する。

ＴＣＰスタックに具備される一部のプロトコルを実行しない手法により、通信経路に存在するＶｏＩＰ通信制限装置（ファイアウォールやＮＡＴ装置）８には、ＴＣＰの通信として見なされるが、ＳＩＰメッセージ、メディアは、通信端末３と中継装置７の間で、連続的に授受することが可能になり、リアルタイム性を維持することが可能となる。

（Ａ−３）実施形態の効果
上記実施形態によれば、通信経路にＶｏＩＰ通信制限装置（ファイアウォールやＮＡＴ装置）８が存在しても、そのＶｏＩＰ通信制限装置８によるプロトコル制限を受けないカプセル化方法及び通信処理方法を自律的に探索して通信端末３及び中継装置７間を接続するようにしたので、ＶｏＩＰ通信制限装置８の存在に拘わらず、通信端末３とＳＩＰサーバ５の接続を円滑に行うことができ、リアルタイム性を達成したＶｏＩＰ通信が可能となる。

ここで、カプセル化方法及び通信処理方法の探索候補として、ＴＣＰスタックに具備される一部のプロトコルを実行しないが、通信経路に存在するＶｏＩＰ通信制限装置８にはＴＣＰの通信として見なされるＴＣＰ独自通信処理に係るカプセル化方法及び通信処理方法を設けたので、ＶｏＩＰ通信制限装置８の存在に拘わらず、通信端末３とＳＩＰサーバ５の接続を円滑に行うことができる可能性を高くできている。

また、上記実施形態によれば、中継装置７のＳＩＰ処理部２１及びＳＩＰサーバ５間や、通信端末３のＳＩＰ処理部３１及びアプリケーション部３４間は、ＳＩＰメッセージのＵＤＰパケットでＳＩＰメッセージを授受するので、既存に設置されているＳＩＰサーバは、通信端末３とＳＩＰサーバ５の間のカプセル化方法及び通信処理方法を意識せずに、従前と同様にＵＤＰパケットを処理することができ、また、ソフトフォンアプリなどのアプリケーション部３４も従前と同様にＵＤＰパケットを処理することができ、通信経路にＶｏＩＰ通信制限装置８が存在していても、アプリケーション部３４によるインターネット経由でのＶｏＩＰ通信サービスを容易に構築可能となる。

（Ｂ）他の実施形態
上記実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

上記実施形態では、通信端末３及び中継装置７間に、ＳＩＰメッセージとメディアとで別個のトンネルを設けるものを示したが、ＳＩＰメッセージとメディアとで共通のトンネルを設けるようにしても良い。

図１１は、この変形実施形態に係る中継装置７及び通信端末３−１、３−Ｎの機能的な内部構成を示すブロック図であり、上述した図２との同一、対応部分には同一符号を付して示している。

図１１において、中継装置７には、ＳＩＰメッセージとメディアとに共通なカプセル処理部２５が設けられ、通信端末３−１、３−Ｎにも、ＳＩＰメッセージとメディアとに共通なカプセル処理部３５−１、３５−Ｎが設けられている。

カプセル処理部２５は、ＳＩＰメッセージを授受するときは、上記実施形態のＳＩＰカプセル処理部２０と同様な機能を実行し、また、メディアを授受するときは、上記実施形態のメディアカプセル処理部２３と同様な機能を実行する。但し、カプセル化で形成されるパケットには、自己のペイロードに挿入されているデータがＳＩＰメッセージかメディアかを区別するためのフラグが盛り込まれており、また、同一のトンネルを通過するため、パケットの所定のアドレス（送信元アドレス又は宛先アドレス）は、ＳＩＰメッセージかメディアかを区別することなく、同じものを適用するようになされている。通信端末３−１、３−Ｎのカプセル処理部３５−１、３５−Ｎも、上述したような点が、上記実施形態のものと相違している。

上記実施形態では、セッションの確立時毎に、若しくは、メディアの通信開始毎に、カプセル化方法（通信処理方法を含む）を探索するものを示したが、通信相手と過去に接続している場合には、過去の探索結果を最初の候補とし、その候補で通信に失敗したときに、その候補を除いて、図３や図６に示す順序でカプセル化方法を探索するようにしても良い。この場合であれば、通信が成功したときの通信相手の情報とカプセル化方法との組情報を記憶しておくデータベースを設けておくことを要する。

また、メディアの通信開始時には、ＳＩＰメッセージの授受時によるセッションの確立時に通信が成功したカプセル化方法と同じカプセル化方法を、最初の候補とし、その候補で通信に失敗したときに、その候補を除いて、図３や図６に示す順序でカプセル化方法を探索するようにしても良い。

上記実施形態では、中継装置がＳＩＰメッセージもメディアも中継するものを示したが、ＳＩＰメッセージの中継用の中継装置と、メディアの中継用の中継装置とが別個に設けられていても良い。

上記実施形態では、ＳＩＰサーバ５と中継装置７とが別個のものを示したが、１つの装置が、ＳＩＰサーバ５と中継装置７とを兼ねたものであっても良い。

１…通信ネットワーク、３、３−１〜３−Ｎ…通信端末、５…ＳＩＰサーバ、７…中継装置、８−１〜８−Ｎ…ＶｏＩＰ通信制限装置（ファイアウォールやＮＡＴ装置など）、２０、２０−１、２０−Ｎ…ＳＩＰカプセル処理部、２１、２１−１、２１−Ｎ…ＳＩＰ処理部、２２、２２−１、２２−Ｎ…メディアカプセル処理部、２３、２３−１、２３−Ｎ…メディア処理部、２４…メディア折返し処理部、２５…カプセル処理部、３０、３０−１、３０−Ｎ…ＳＩＰカプセル処理部、３１、３１−１、３１−Ｎ…ＳＩＰ処理部、３２、３２−１、３２−Ｎ…メディアカプセル処理部、３３、３３−１、３３−Ｎ…メディア処理部、３４…アプリケーション部、３５−１、３５−Ｎ…カプセル処理部。

Claims (11)

1. 通信端末及び呼制御サーバ間で授受する呼制御信号の中継、若しくは、通信端末間で授受するメディアの中継の少なくとも一方を行う中継装置において、
   複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中から、対向する上記通信端末との間で通信が成功するカプセル化方法及び通信処理方法の組を探索し、呼制御信号若しくはメディアのカプセル化及び逆カプセル化を行うカプセル処理部を有することを特徴とする中継装置。
2. 上記カプセル処理部は、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中に、所定の通信処理方法に具備される一部のプロトコルを実行しないが、通信経路に存在する通信制限装置には、上記所定の通信処理方法として見なされると推測できる独自の通信処理方法を要素としている組を含むことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 上記カプセル処理部は、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の探索順序を予め定めておき、ある組のカプセル化方法及び通信処理方法を適用した通信が失敗したときに、次の順番のカプセル化方法及び通信処理方法の組を適用した通信に自律的に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の中継装置。
4. 上記カプセル処理部は、呼制御信号及びメディアの中継に機能するものであり、呼制御信号のカプセル化及び逆カプセル化を行う第１のカプセル処理部と、メディアのカプセル化及び逆カプセル化を行う第２のカプセル処理部とでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中継装置。
5. 上記カプセル処理部は、呼制御信号及びメディアの中継に機能するものであり、呼制御信号若しくはメディアを同一のトンネルを通過するようにカプセル化し、また、同一のトンネルを通過してきた呼制御信号若しくはメディアを逆カプセル化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中継装置。
6. 中継装置を介して呼制御サーバと呼制御信号を授受すると共に、中継装置を介して他の通信端末とメディアを授受する通信端末において、
   複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中から、対向する上記中継装置との間で通信が成功するカプセル化方法及び通信処理方法の組を探索し、呼制御信号若しくはメディアのカプセル化及び逆カプセル化を行うカプセル処理部を有することを特徴とする通信端末。
7. 上記カプセル処理部は、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の中に、所定の通信処理方法に具備される一部のプロトコルを実行しないが、通信経路に存在する通信制限装置には、上記所定の通信処理方法として見なされると推測できる独自の通信処理方法を要素としている組を含むことを特徴とする請求項６に記載の通信端末。
8. 上記カプセル処理部は、複数組のカプセル化方法及び通信処理方法の探索順序を予め定めておき、ある組のカプセル化方法及び通信処理方法を適用した通信が失敗したときに、次の順番のカプセル化方法及び通信処理方法の組を適用した通信に自律的に切り替えることを特徴とする請求項６又は７に記載の通信端末。
9. 上記カプセル処理部は、呼制御信号のカプセル化及び逆カプセル化を行う第１のカプセル処理部と、メディアのカプセル化及び逆カプセル化を行う第２のカプセル処理部とでなることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の通信端末。
10. 上記カプセル処理部は、呼制御信号若しくはメディアを同一のトンネルを通過するようにカプセル化し、また、同一のトンネルを通過してきた呼制御信号若しくはメディアを逆カプセル化することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の通信端末。
11. 通信端末と、呼制御サーバと、通信端末及び呼制御サーバ間で授受する呼制御信号の中継、若しくは、２つの通信端末間で授受するメディアの中継の少なくとも一方を行う中継装置とを有する通信ネットワークにおいて、
    上記中継装置として請求項１に記載の中継装置を適用すると共に、上記通信端末として請求項６に記載の通信端末を適用したことを特徴とする通信ネットワーク。

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