JP3609291B2

JP3609291B2 - 多地点通信用マルチキャスト中継装置

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Publication number: JP3609291B2
Application number: JP20466399A
Authority: JP
Inventors: 正久川島; 則宏三浦
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2019-07-19
Also published as: JP2001036528A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信網上で３人以上の利用者による多地点通信を実現する装置に利用する。特に、多地点通信に参加する端末の機能を援助する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（多地点通信システムについて）
３地点以上の遠隔に離れた場所にいる人の間で情報交換を行うための通信システムを多地点通信システムと呼ぶ。図９は多地点通信システムを説明する図である。多地点通信システムに要求される機能は、どの端末も発言者端末になりえることを前提として３以上の端末の間の情報の送受信を実現する機能である。さらに、ネットワークの伝送路帯域を有効に活用し、より多くの多地点通信がより良い品質で実現できることが望まれる。
【０００３】
（パケット交換装置のマルチキャスト機能について）
多地点通信システムを実現する一方式としてＩＰ網のようなパケット交換網のマルチキャスト機能を用いる方式が考えられる。まずＩＰ綱のマルチキャスト機能について説明する。
【０００４】
ＩＰ網はコンピュータ間の通信手段として一般に用いられているネットワークであり、ＩＰルータと呼ばれるパケット交換装置がパケットの転送を行う。ＩＰ網では、各端末にはＩＰアドレスと呼ばれるアドレスが割り当てられる。
【０００５】
また、ある端末が同時に複数の端末と通信することを可能とするため、ポート番号と呼ばれる値をアドレスに付加して論理アドレスを形成する。図１０はＩＰ網を用いたパケット通信を説明する図である。図１０では端末Ｔ１と端末Ｔ４が通信を行っているが、端末Ｔ１はｔ１というＩＰアドレスを持ちＴ４との通信のためにａというポート番号を用いており、端末Ｔ４はｔ４というＩＰアドレスを持ち端末Ｔ１との通信のためにｂというポート番号を用いている。
【０００６】
端末は自身が用いている論理アドレスを発信元アドレスとして記入し、通信相手の端末が用いている論理アドレスをあて先アドレスとして記入して、パケットをＩＰルータに送出する。ＩＰルータはパケットに記入されたあて先アドレスを識別し、パケットを適当な出力ポートへ転送する。図１０のとおり複数のＩＰルータを連結することにより広域なＩＰ網が構築される。
【０００７】
また、多くのＩＰルータはパケットをコピーして同一パケットを複数のあて先へ転送する機能を有する。これをマルチキャストとよぶ。図１１はＩＰルータによるマルチキャスト転送を説明する図である。この場合には図１１に示すとおりパケットのあて先アドレスとしてマルチキャスト用のアドレスを用いることとし、ＩＰルータのマルチキャストグループテーブルにマルチキャストアドレスとこのマルチキャストアドレスに対応した複数のパケット転送先のリストを登録しておく。
【０００８】
ＩＰルータは、宛先アドレスがマルチキャストアドレスになっているパケットを受信したらそのマルチキャストアドレスに対応したパケット転送先にパケットを転送する。なお、一方で１端末から１端末へのパケット転送をユニキャストとよぶ。なお、宛先アドレスがユニキャストアドレスであるパケットをユニキャストパケット、宛先アドレスがマルチキャストアドレスであるパケットをマルチキャストパケットとよぶ。
【０００９】
図１２はＩＰ網のマルチキャスト機能（メッシュ接続を実現）を説明する図である。連結された複数のＩＰルータがマルチキャストを行うことにより広域のＩＰ網に接続された複数に対するマルチキャストが可能となる。ＩＰ網によるマルチキャストでは、マルチキャストグループのどの端末でも送信端末になれる点が特徴である。このような端末間の通信手段をメッシュ接続チャネルと呼ぶことにする。
【００１０】
（パケット交換網のマルチキャスト機能を用いた多地点通信システム）
マルチキャスト機能を有するパケット交換装置は前述の多地点通信システムを実現できると考えられる。つまり、パケット交換装置としてＩＰルータを用いる場合には、多地点通信グループについて一つのメッシュ接続チャネルを設定すればよい。図１３はパケット交換網のマルチキャスト機能を用いた多地点通信を説明する図である。端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が多地点通信を行う場合に、この多地点通信のためのマルチキャストアドレスを一つ割り当てる。
【００１１】
このアドレスをｇ１とする。同一マルチキャストアドレスに各端末からの情報が同報されることになるので、端末毎にポート番号を割り当てておき、各端末が情報を同報する場合には自身に割り当てられたポート番号を宛先として同報することとする。図１３の例では端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に対しそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄというポート番号が割り当てられている。後の説明のために重要なこの方式の特徴は、発言者以外の端末からの情報もマルチキャストにより同報され、各端末は発言者以外の情報も受信可能である点である。
【００１２】
マルチキャスト機能を用いた多地点通信方式には以下のとおりの問題点とその解決方式が存在する。
（１）マルチキャストを許容していないネットワークヘの対応
帯域管理上の理由などでマルチキャスト通信を許していないネットワークが多く存在する。これに対する解決策としてＭＢｏｎｅのパケットトンネリングがある。図１４はマルチキャスト非対応ネットワークへのＭＢｏｎｅのパケットトンネリングによる対応を説明する図である。これはマルチキャスト通信に対応している端末やＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を接続する中継網がマルチキャストに対応していない場合を解決する技術である。この方式では接続するＬＡＮそれぞれにＭＢｏｎｅルータという装置を配備する。ＭＢｏｎｅルータはＬＡＮ内のマルチキャストパケットをユニキャストパケットで包んで中継網に転送する機能を提供し、ＬＡＮ間のマルチキャスト通信を実現する。
【００１３】
本発明との違いとして注目しておくべき点として以下があげられる。ＭＢｏｎｅのパケットトンネリングでは、端末はマルチキャストに対応していることが必要となる。
（２）必要帯域が参加者数に比例してしまう問題
ＴＶ会議などでは誰が発言しているかに関わらずすべての参加者の映像がネットワークに送出される。このため網内を流れるパケットの総量は参加者数に比例して大きくなる。この問題を解決する技術として、本願出願人は特願平１１−０４６７６２号により、トークン連動レート制御方式を提案した。図１５は従来のマルチキャスト多地点会議とトークン連動レート制御型多地点会議とを比較する図である。この方式では、多地点通信に対する割り当てレートを定め、各端末からの情報送出レートの総和が多地点通信に対して割り当てられたレート以下となることを条件として各端末の情報送出レート割り当てを動的に変更する。発言者の移り変わりに応じ発言者の端末に対する割り当てレートが高くなるようにレート割り当ての更新を行うことで、一定のレート制約下で達成可能な通信品質を高めることが可能となる。
【００１４】
また、本願出願人は特願平１１−０４６７８２号により、発言者のみマルチキャスト同報する多地点通信方式を提案した。図１６は発言者のみマルチキャスト同報する多地点通信方式を説明する図である。この方式は、会議端末装置間の情報の中継にマルチキャスト通信を用いる方式であり、発言者のみマルチキャスト同報する方式である。この方式ではマルチキャスト通信により情報を互いに送受しあうエッジ装置とよばれる装置を配備する。エッジ装置は、端末とユニキャストによる情報の送受を行い、発言者端末からの情報をマルチキャスト通信により他のエッジ装置に同報し、マルチキャスト通信で受信した情報を端末に対し送信する。本発明との差異として着目すべき点は、この方式ではマルチキャスト通信によって同報される情報は発言者の情報のみであり、エッジ装置はマルチキャスト通信によって同報されているデータストリームを選択処理することなく端末に配信する点である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の発言者のみをマルチキャスト同報する方式は、端末にマルチキャスト機能を必要としないが、発言者からの情報しか同報されない。この方式でＴＶ会議などを行っても、発言者の画像しか配信されず利用者は他の参加者のようすを把握できないため利便性が低い。このため、発言者以外の端末からの情報も同報される多地点通信を実現することが望ましい。しかし発言者以外の端末からの情報も受信可能なマルチキャスト通信システムは以下の問題点を持つ。
【００１６】
（問題点１：マルチキャスト受信機能を持たない端末が多地点通信に参加できない点）
マルチキャストパケットを受信する機能を持たない端末が存在する。これらの端末はマルチキャスト機能を用いた多地点通信に参加できない。ＭＢｏｎｅを用いたパケットトンネリングも端末がマルチキャスト機能を持つことを必要とするためこの問題は解決できない。
【００１７】
（問題点２：速度の低い回線で接続されている端末が多地点通信に参加することが困難である点）
前述のとおりＴＶ会議などではすべての端末から画像情報が送出され、各端末にすべての端末からの画像情報が配信される。このようすは図１３に示すとおりである。このため、端末には会議参加者数に１端末あたりのストリームレートを乗じただけのレートの情報が到着する。しかしながら会議参加者端末の中にはＩＳＤＮなど速度の低い連続回線を通して会議に参加する端末もある。このような端末もマルチキャスト会議に参加できるようにするには、前述のトークン連動レート制御方式を用いたとしても、すべての端末からのストリームレートの総和が接続回線速度以下となることを制約条件としてレート割り当てを行う必要がある。しかし、このような条件に合わせて音声・画像ストリームレートを低く設定してしまうと速度の低い回線で接続されていない他の端末にとっての通信品質も悪くなってしまう。
【００１８】
（問題点３：マルチキャストパケット送信機能やトークン連動レート制御を持たない端末が多地点通信に参加することが困難である点）
マルチキャストパケットを送信する機能を持たない端末はマルチキャスト機能を用いた多地点通信に参加できない。また、既に普及しているＴＶ会議端末の多くはトークン連動レート制御に対応していない。これらの端末はトークン連動レート制御で帯域を有効に活用する多地点通信に参加できない。
【００１９】
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、マルチキャストパケットの送受信機能を備えていない端末、速度の低い回線で接続された端末、トークン連動レート制御機能を備えていない端末も発言者以外の情報も受信可能な多地点通信に参加できるようにすることを目的とする。これにより、マルチキャスト通信による多地点通信に参加可能な利用者の数を増やすことを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の主要な特徴は上記問題点１、２、３を解決するためマルチキャスト中継装置という装置を構成することにある。
【００２１】
図１７はマルチキャスト中継装置による端末の多地点通信参加の実現を説明する図である。図１７に示すとおり、マルチキャストを利用した多地点通信を行う際、マルチキャスト機能を持たない端末や速度の低い回線で接続された端末やトークン連動レート制御機能を持たない端末はマルチキャスト中継装置を介して多地点通信に参加することとする。説明のため、マルチキャスト中継装置を介して多地点通信に参加している端末を中継接続端末とよぶことにする。ただし、利用形態としては、端末はマルチキャスト機能を持つが速度の低い回線で接続されている場合など、マルチキャスト機能を持つ端末が中継接続端末としてマルチキャスト中継装置を介して多地点通信に参加する場合もありえる。
【００２２】
（ダウンストリーム中継機能の提供）
中継接続端末がマルチキャスト受信機能を持たない場合や速度の低い回線でネットワークに接続されている場合には、マルチキャスト中継装置は以下を特徴とするダウンストリーム中継機能を提供する。すなわちマルチキャスト中継装置は多地点通信に対して割り当てられたアドレスをあて先とするマルチキャストストリームから何らかの手段により中継すべきデータストリームを選択し、選択したデータストリームを受信し、受信したデータストリームをユニキャストにより中継接続端末に対し送信する。このとき、選択されたデータストリームのみを転送することとする。転送すべきデータストリームを選択するための具体的な方法としては以下が考えられる。
【００２３】
端末が指定する方法：受信したいストリームを示すメッセージ（ストリーム選択メッセージ）を中継接続端末からマルチキャスト中継装置に対し送信する。マルチキャスト中継装置はストリーム選択メッセージに示されたストリームを選択し、中継接続端末に転送することとする。
【００２４】
発言者を転送する方法：発言権を持つ端末を示すメッセージ（トークン制御メッセージ）を多地点通信の議長が操作する端末（議長端末）により送出する。マルチキャスト中継装置は、トークン制御メッセージを受信し、発言権を持つ端末からのデータストリームを選択し、中継接続端末に転送することとする。
【００２５】
なお、一つのマルチキャスト中継装置を介して複数の端末が多地点通信に参加している場合には、転送すべきストリームの選択は各端末毎に独立して行うこととする。
【００２６】
さらにダウンストリーム機能の一部として、マルチキャスト中継装置は、中継接続端末の接続回線速度や中継接続端末の受信能力などに応じて受信したマルチキャストストリームをレート変換する手段を持つことが望ましい。
【００２７】
レート変換の目標値の決定法として、前記ストリームレート選択メッセージは変換後の目標レートを示すこととし、ダウンストリーム変換手段はこの値を目標レートとする方式が考えられる。
【００２８】
（アップストリーム中継機能の提供）
中継接続端末がマルチキャスト送信機能を持たない場合やトークン連動レート制御機能を持たない場合には、マルチキャスト中継装置は以下を特徴とするアップストリーム中継機能を提供する。すなわち、マルチキャスト中継装置はユニキャストにより中継接続端末からデータストリームを受信し、受信したデータストリームのレートを変換し、レート変換後のデータストリームを多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスをあて先とするマルチキャストパケットにより送信する。レート変換の目標値の決定法として、マルチキャスト中継装置が各端末に対する割り当てレートを示すメッセージ（レート割り当てメッセージ）を受信して、このメッセージが示す値を目標レートとする方式が考えられる。
【００２９】
前述の発言者のみマルチキャスト同報する方式との違いは、本発明ではマルチキャスト同報されるデータストリームは発言者のみに限らない点、中継接続端末に対し転送されるデータストリームの選択は各中継接続端末毎に行う点が異なる。また、前述のＭＢｏｎｅのトンネリング方式との違いは端末がユニキャストにより情報の送受を行うことを可能とする点が異なる。
【００３０】
なお、実現形態として、マルチキャスト中継装置が中継するデータストリームは音声、画像に限らず、その他のデータストリームを中継する場合も考えられる。
【００３１】
また実現形態として、ダウンストリームについてのみ本発明による特徴を有するマルチキャスト中継装置やアップストリームについてのみ本発明による特徴を有するマルチキャスト中継装置も考えられる。
【００３２】
（ダウンストリーム中継機能を提供するためのマルチキャスト中継装置の装置構成）
ダウンストリーム中継機能を提供するためのマルチキャスト中継装置の装置構成上の特徴は以下のとおりである。すなわち、マルチキャスト中継装置は多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスをあて先とするマルチキャストストリームから転送すべきストリームを選択する手段（ストリーム選択手段）、ストリーム選択手段が選択したマルチキャストストリームを受信する手段（マルチキャストストリーム受信手段）、受信したマルチキャストストリームをユニキャストにより中継接続端末に対し送信する手段（ユニキャストストリーム送信手段）を備えることを特徴とする。
【００３３】
また、マルチキャスト中継装置は中継接続端末からストリーム選択メッセージを受信する手段（ストリームメッセージ受信手段）を備えることが望ましい。これを備えるマルチキャスト中継装置は受信したストリーム選択メッセージに示されたストリームをストリーム選択手段により選択する機能を持つこととする。
【００３４】
また、マルチキャスト中継装置は発言権通知メッセージを受信する手段（発言権通知メッセージ受信手段）を備えることが望ましい。これを備えるマルチキャスト中継装置は発言権通知メッセージが示す発言者のストリームをストリーム選択手段により選択する機能を持つこととする。
【００３５】
また、マルチキャスト中継装置は受信したマルチキャストストリームのレートを変換する手段（ダウンストリームレート変換手段）を備えることが望ましい。また、これを備えるマルチキャスト中継装置の一実現例において、前記ストリーム選択メッセージがレート変換の目標値を含むこととし、前記ダウンストリームレート変換手段はメッセージに示された値を目標値としてレート変換を行う機能を有することとする。
【００３６】
（アップストリーム中継機能を提供するためのマルチキャスト中継装置の装置構成）
アップストリーム中継機能を提供するためのマルチキャスト中継装置の装置構成上の特徴は以下のとおりである。すなわち、マルチキャスト中継装置は、ユニキャストにより中継接続端末からデータストリームを受信する手段（ユニキャストストリーム受信手段）、受信したデータストリームを変換する手段（アップストリームレート変換手段）、受信したデータストリームを多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスをあて先とするマルチキャストパケットにより送出する手段（マルチキャストストリーム送信手段）を備えることを特徴とする。
【００３７】
また、マルチキャスト中継装置は端末に対する割り当てレートを示すメッセージ（レート割り当てメッセージ）を受信する手段を持つことが望ましい。これを備えるマルチキャスト中継装置のアップストリームレート変換手段はレート割り当てメッセージが示す中継接続端末に対する割り当てレートをレート変換の目標値とする機能を有することとする。
【００３８】
なお、本発明によるアップストリーム機能と本発明によるダウンストリーム機能は別々に独立して実現可能であり、マルチキャスト中継装置の実現形態としてアップストリームまたはダウンストリームのどちらかについてのみ本発明の特徴を有するものも考えられる。
【００３９】
（ダウンストリーム中継機能の作用）
マルチキャストストリーム受信手段とユニキャストストリーム送信手段によって、マルチキャストによって配信されている多地点通信の情報がユニキャストにより中継接続端末に送信される。これによって、中継接続端末がマルチキャスト受信機能を持たなくてもマルチキャストを用いた会議に参加することが可能となる。さらに、マルチキャスト中継装置のストリーム選択手段によって、すべての端末からのデータストリームでなく発言者端末からのデータストリームや中継接続端末が選択した端末からのデータストリームのみを中継接続端末に対して中継することが可能となる。これにより中継接続端末の接続回線上には選択されたデータストリームのみが流れることとなる。
【００４０】
つまり、データストリーム選択手段のおかげで、すべての端末からのデータストリームレートの総和を端末の接続回線速度以下に保つこと、というレート制御の制約は解消される。各端末のデータストリームレートが接続回線以下であり、かつすべての端末からのデータストリームレートの総和が多地点通信に対して割り当てられたレート以下であること、がレート制御時の条件となり、レートの制約は緩和される。つまり、速度の低い回線で接続された端末が多地点通信に参加することによって発生する帯域の制約をデータストリーム変換手段によって緩和している。
【００４１】
また、データストリーム選択は中継接続端末毎に独立して行われるので、中継接続端末利用者は自分の興味に応じてデータストリームを選択でき、受信可能なデータストリームは発言者からの情報に限定されない。つまり、データストリーム選択手段を設けることにより、発言者のみをマルチキャスト同報する方式の問題点であった発言者以外の様子が把握できない点を解決している。
【００４２】
さらに、ダウンストリームレート変換手段により、マルチキャスト通信によって同報されているデータストリームのレートが中継接続端末の接続回線速度よりも高い場合には、接続回線速度にデータストリームのレートを低減して、データストリームを中継することが可能となる。これにより、すべての端末からのデータストリームレートの総和を端末の接続回線速度以下に保つこと、というレート制御の制約は解消される。レート制御の制約は、各端末からのデータストリームレートの総和が多地点通信に対して割り当てられたレート以下であること、となり、速度の低い接続回線を通して参加する端末がない場合とレート制御の制約は同じとなる。つまり、速度の低い回線で接続された端末が多地点通信に参加することによって発生する帯域の制約をダウンストリームレート変換手段によって解消している。
【００４３】
（アップストリーム中継機能の作用）
ユニキャストストリーム受信手段とマルチキャストストリーム送信手段によって、中継接続端末がユニキャストにより発したデータストリームが多地点通信に対するアドレスをあて先とするマルチキャストストリームによって送信される。これにより、マルチキャスト送信機能を持たない中継接続端末がマルチキャストによる多地点通信に参加することが可能となる。また、アップストリームレート変換手段により、レート割り当てメッセージが示す中継接続端末に対する割り当てレートを目標レートとして中継接続端末が発したデータストリームのレートが変換される。これにより、トークン連動レート制御機能を持たない端末もトークン連動レート制御による多地点通信に参加することが可能となる。
【００４４】
マルチキャスト中継装置がダウンストリーム中継機能とアップストリーム中継機能の双方を提供する場合には、中継接続端末はユニキャスト機能しか備えなくても、マルチキャストを用いた多地点通信に参加することが可能となる。
【００４５】
つまり、マルチキャスト多地点通信用に装置を変更する必要なくユニキャスト端末を持つ利用者がマルチキャスト多地点通信に参加することが可能となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明実施例の多地点通信用マルチキャスト中継装置の構成を図１を参照して説明する。図１は本発明実施例のマルチキャスト中継装置の装置構成を示す図である。
【００４７】
本発明は多地点通信用マルチキャスト中継装置であって、本発明の特徴とするところは、図１に示すように、多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスを宛先アドレスとするマルチキャストパケットによるデータストリームのうち受信すべきデータストリームを選択するストリーム選択手段１と、このストリーム選択手段１により選択されたデータストリームを受信するマルチキャストストリーム受信手段２と、このマルチキャストストリーム受信手段２により受信したマルチキャストパケットのデータストリームをユニキャストパケットのデータストリームに変換してこの変換されたデータストリームをデータ配信先端末に送信するユニキャストストリーム送信手段４とを備えたところにある。
【００４８】
このとき、前記データ配信先端末からの受信希望のデータストリーム情報を含むメッセージを受信するストリーム選択メッセージ受信手段９を備え、ストリーム選択手段１は、当該受信希望のデータストリーム情報にしたがってそれぞれのデータ配信先端末が受信希望するデータストリームをそれぞれのデータ配信先端末対応に選択する。
【００４９】
また、発言者端末を示すメッセージを受信するトークン制御メッセージ受信手段８を備え、ストリーム選択手段１は、この発言者端末を示すメッセージが示す発言者端末からのデータストリームを選択するようにすることもできる。
【００５０】
さらに、データストリームの送信レートを変換するダウンストリームレート変換手段３を備えている。
【００５１】
このとき、ダウンストリームレート変換手段３は、配信先端末から送信されたレート変換要求にしたがって送信レートを変換することもできる。
【００５２】
以上は、ダウンストリームを処理する構成であるが、次に、アップストリームを処理する構成について説明する。
【００５３】
アップストリームを処理する構成としては、図１に示すように、データ配信先端末から送信されたユニキャストパケットのデータストリームを受信するユニキャストストリーム受信手段７と、このユニキャストストリーム受信手段７により受信されたデータストリームのユニキャストパケットを多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスを宛先とするパケットに変換しこの変換されて生成されたマルチキャストパケットのデータストリームを送信するマルチキャストストリーム送信手段５とを備える。
【００５４】
このとき、多地点通信に参加する各端末に対する割り当てレートを示すメッセージを受信するレート割り当てメッセージ受信手段１０と、データストリームの送信レートを変換するアップストリームレート変換手段６とを備え、アップストリームレート変換手段６は、当該割り当てレートを示すメッセージにしたがって送信レートを変換する。
【００５５】
なお、図１で中継接続端末例のインタフェースとマルチキャスト端末側のインターフェースが別に置かれているが、実際の実現例ではこれらのインタフェースは同一の物理インタフェースによって実現される場合も考えられる。
【００５６】
次に、本発明実施例の多地点通信用マルチキャスト中継装置の動作を説明する。図２は本発明実施例におけるシステム構成を示している。この実施例では、端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３はマルチキャスト機能を備えた端末であり、端末Ｔ４、Ｔ５はマルチキャスト送受信機能やトークン連動レート制御機能を備えず、１２８ｋｂｐｓと速度の低い回線で接続された端末である。マルチキャスト中継装置は本発明によるダウンストリーム中継機能とアップストリーム中継機能の双方を提供する。
【００５７】
図３は端末Ｔ４、Ｔ５の音声・画像情報送受信のためのプロトコルスタックを示す図である。中継接続端末（Ｔ４、Ｔ５）は図３に示すプロトコルスタックで情報を送受信する。すなわち端末はＲＴＰによりパケット化した音声、画像ストリームをＵＤＰ／ＩＰパケットにより送受する機能を備える。この際、音声、画像はそれぞれ別々のＵＤＰ／ＩＰパケットを用いて送受される。
【００５８】
また、図４はストリーム選択メッセージのフォーマットを示す図である。図４に示すメッセージフォーマットでストリーム選択メッセージを生成し、ＵＤＰ／ＩＰによりストリーム選択メッセージをマルチキャスト中継装置に送出する。中継接続端末はユニキャストによる画像、音声の送受をマルチキャスト中継装置との間で継続的に行い、利用者がストリーム選択のコマンド入力をしたらストリーム選択メッセージをマルチキャスト中継装置に対し送出する。
【００５９】
中継接続端末以外の端末も音声、画像は中継接続端末と同様のプロトコルスタックで送受信する。議長が利用する端末（議長端末）はトークン制御メッセージを送出する機能を持つ。図５は議長端末のプロトコルスタックを示す図である。図６はトークン制御メッセージのフォーマットを示す図である。この場合のプロトコルスタックは図５に示すとおりであり、図６に示すフォーマットのトークン制御メッセージをＵＤＰ／ＩＰにより送信する。なお、図６に示すとおり、本実施例ではトークン制御メッセージが、レート割り当てメッセージの役割をかねて、多地点通信参加端末に対する割り当てレートも含んでいる。この際のあて先アドレスは多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスで、ポート番号はトークン制御用に割り当てられているポート番号とする。議長端末は議長役の利用者が発言者指定のコマンドを入力したらトークン制御メッセージを送出する。
【００６０】
図７はマルチキャスト中継装置のプロトコルスタックを示す図である。マルチキャスト中継装置は図７に示すプロトコルスタックにより情報を送受信する。すなわち、音声、画像はＲＴＰレイヤまで復元し、別のあて先アドレスを持つＵＤＰ／ＩＰパケットにより再送信する。またマルチキャスト中継装置はトークン制御メッセージを受信する機能とストリーム選択メッセージを受信する機能を備える。マルチキャスト中継装置は動作設定を記憶する手段として表１に示す制御パラメータテーブルを持つ。
【００６１】
【表１】

すなわち、中継機能の提供先である中継接続端末毎に、ダウンストリームの情報とアップストリームの情報を記憶することとし、ダウンストリーム、アップストリームそれぞの情報要素として送信用アドレス、ポート番号、受信用アドレス、ポート番号、レートを記憶する。説明のため、ダウンストリーム送信用のユニキャストアドレス・ポート番号をＡｄｄｒＵｎｉＳｅｎｄ、ダウンストリーム受信用のマルチキャストアドレス・ポート番号をＡｄｄｒＭｕｌｔｉＲｅｃｖ、ダウンストリームのレートをＲａｔｅＤｏｗｎと表し、アップストリーム送信用のマルチキャストアドレス・ポート番号をＡｄｄｒＭｕｌｔｉＲｅｃｖ、アップストリーム受信用のユニキャストアドレス・ポート番号をＡｄｄｒＵｎｉＳｅｎｄ、アップストリームのレートをＲａｔｅＵｐと表す。
【００６２】
マルチキャスト中継装置は、アップストリームはＲａｔｅＵｐを目標レートとして、ダウンストリームはＲａｔｅＤｏｗｎを目標レートとして、ストリームのレートを変換する。レート変換の具体的な方式は複数考えられるが、簡便な実装方式としてフレーム単位で情報を間引きする方式が考えられる。ＲＴＰヘッダのｍａｒｋｅｒｂｉｔはフレームの最後のパケットでは１となる。これを利用してフレーム単位の情報間引きを実現できる。すなわち、レート変換手段はＲＴＰヘッダのｍａｒｋｅｔｂｉｔが１であるパケットが到着する毎に以降到着するパケットを廃棄するか、転送するかの判断を行い、この判断にもとづき到着するパケットを廃棄または転送する。廃棄または転送の判断は１フレームあたりの平均情報量と目標レートをもとにフレームレートを決定し、このフレームレートにもとづき行えば良い。例えば、１フレームあたりの情報量が１２．８ｋｂｉｔでフレームレートが毎秒１０フレームの１２８ｋｂｐｓの画像を目標レートが３２ｋｂｐｓとしてレート変換する場合には、４フレームを周期として３フレーム廃棄、１フレーム転送を繰り返せばよい。本実現例では音声はレート変換せず転送することとする。別の実現例として音声、画像を一旦復号して再符号化することによりレートを低減することが考えられる。この場合は音声もレート変換することが可能である。
【００６３】
マルチキャスト中継装置の動作を図８に示す。図８はマルチキャスト中継装置の動作を示すフローチャートである。まず起動時にユニキャストの送受信用アドレス、マルチキャストの送信アドレス、ストリーム選択メッセージの受信アドレス、トークン制御メッセージの受信アドレスを設定し、パケットの受信待ちを開始する。トークン制御メッセージを受信した場合には、メッセージ中の多地点通信アドレスから多地点通信を識別し、その多地点通信に参加している中継接続端末についてのＡｄｄｒＭｕｌｔｉＲｅｃｖを発言者のポート番号に変更する。また、その多地点通信に参加している中継接続端末についてのＲａｔｅＵｐをトークン制御メッセージ中の割り当てレート情報にもとづき更新する。ストリーム選択メッセージを受信した場合には、メッセージの送信者アドレスからどの中継接続端末から送られてきたか判別し、その中継接続端末についてのＡｄｄｒＭｕｌｔｉＲｅｃｖを指定されたアドレスに変更し、ＲａｔｅＤｏｗｎを指定されたレートに更新する。なお、ＡｄｄｒＭｕｔｌｉＲｅｃｖが変更された場合には、そのつどマルチキャストパケットの受信待ちを再設定する。マルチキャストの待ちうけアドレスでパケットを受信したら、受信したパケットのマルチキャストアドレス、ポート番号をＡｄｄｒＭｕｌｔｉＲｅｃｖとする中継接続端末を検索し、各中継接続端末毎に、パケットの選択廃棄、ユニキャストパケットの送信を行う。このとき、パケットの選択廃棄は各中継接続端末についてのＲａｔｅＤｏｗｎを目標レートとして行うこととし、ユニキャストパケットの送信は各中継接続端末についてのＡｄｄｒＵｎｉＳｅｎｄをあて先として行う。ユニキャストの待ち受けアドレスでパケットを受信したら、受信したパケットのあて先アドレス、ポート番号をＡｄｄｒＵｎｉＲｅｃｖとする端末を検索し、その中継接続端末についてのＲａｔｅＵｐを目標レートとしてパケットの選択廃棄を行い、転送すべきパケットをその中継接続端末についてのＡｄｄｒＭｕｌｔｉＳｅｎｄをあて先アドレスとするマルチキャストパケットにより送信する。
【００６４】
なお実現例では、音声と画像は別々のＵＤＰ／ＩＰパケットで送受されるが、マルチキャスト中継装置は音声用のポート番号でパケットを受信したら、音声用のポート番号でパケットを転送し、画像用のポート番号でパケットを受信したら画像用のポート番号でパケットを転送することとする。
【００６５】
別の実施例として、マルチキャスト中継装置は本発明によるアップストリーム機能のみを提供する形態が考えられる。この形態では中継接続端末は、他端末が発したマルチキャストストリームを直接受信するが、ストリームの送信はユニキャストによりマルチキャスト中継装置に対し行う。この形態は中継接続端末がマルチキャスト機能を有するが、トークン連動レート制御機能を備えない場合に有用である。
【００６６】
別の実施例として、マルチキャスト中継装置は本発明によるダウンストリーム機能のみを提供する形態が考えられる。この形態では、中継接続端末は、ストリームの送信はマルチキャストにより行うが、ストリームの受信はマルチキャスト中継装置を通して行う。この形態は、中継接続端末がマルチキャスト機能、トークン連動レート制御機能を有するものの、速度が低い回線でネットワークに接続されている場合に有用である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による多地点通信用マルチキャスト中継装置により、マルチキャスト機能を持たない端末、速度の低い回線で接続された端末、トークン連動レート制御機能を持たない端末もマルチキャスト通信による多地点通信に参加することが可能となる。つまり本発明によってマルチキャスト通信による多地点通信に参加可能な利用者の数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のマルチキャスト中継装置の構成を示す図。
【図２】本発明実施例におけるシステム構成を示す図。
【図３】端末Ｔ４、Ｔ５の音声・画像情報送受信のためのプロトコルスタックを示す図。
【図４】ストリーム選択メッセージのフォーマットを示す図。
【図５】議長端末のプロトコルスタックを示す図。
【図６】トークン制御メッセージのフォーマットを示す図。
【図７】マルチキャスト中継装置のプロトコルスタックを示す図。
【図８】マルチキャスト中継装置の動作を示すフローチャート。
【図９】多地点通信システムを説明する図。
【図１０】ＩＰ網を用いたパケット通信を説明する図。
【図１１】ＩＰルータによるマルチキャスト転送を説明する図。
【図１２】ＩＰ網のマルチキャスト機能（メッシュ接続を実現）を説明する図。
【図１３】メッシュ接続チャネルを用いた多地点通信を説明する図。
【図１４】マルチキャスト非対応ネットワークへのＭＢｏｎｅのパケットトンネリングによる対応を説明する図。
【図１５】従来のマルチキャスト多地点会議とトークン連動レート制御型多地点会議とを比較する図。
【図１６】発言者のみマルチキャスト同報する多地点通信方式を説明する図。
【図１７】マルチキャスト中継装置による中継接続端末の多地点通信参加の実現を説明する図。
【符号の説明】
１ストリーム選択手段
２マルチキャストストリーム受信手段
３ダウンストリームレート変換手段
４ユニキャストストリーム送信手段
５マルチキャストストリーム送信手段
６アップストリームレート変換手段
７ユニキャストストリーム受信手段
８トークン制御メッセージ受信手段
９ストリーム選択メッセージ受信手段
１０レート割り当てメッセージ受信手段
Ｔ１〜Ｔ４端末

Claims

多地点通信に対して割り当てられたマルチキャストアドレスを宛先アドレスとするマルチキャストパケットによるデータストリームのうち受信すべきデータストリームを選択する手段と、
この選択する手段により選択されたデータストリームを受信する手段と、この受信する手段により受信したマルチキャストパケットのデータストリームをユニキャストパケットのデータストリームに変換する手段と、
この変換する手段によりユニキャストパケットに変換されたデータストリームをデータ配信先端末に送信する手段と、
多地点通信に参加する各端末に対する割り当てレートを示すメッセージを受信する手段と、
多地点通信参加端末から送信されたユニキャストパケットのデータストリームを受信する手段と、
この受信する手段により受信されたデータストリームを前記割り当てレートを示すメッセージにしたがって当該端末に対する割り当てレートに変換する手段と、
この変換する手段により生成されたデータストリームを多地点通信に割り当てられたマルチキャストアドレスを宛先とするパケットにより送信する手段と
を備えたことを特徴とする多地点通信用マルチキャスト中継装置。
前記データ配信先端末からの受信希望のデータストリーム情報を含むメッセージを受信する手段を備え、前記選択する手段は、当該受信希望のデータストリーム情報にしたがってそれぞれのデータ配信先端末が受信希望するデータストリームをそれぞれのデータ配信先端末対応に選択する手段を含む請求項１記載の多地点通信用マルチキャスト中継装置。
発言者端末を示すメッセージを受信する手段を備え、前記選択する手段は、このメッセージが示す発言者端末からのデータストリームを選択する手段を含む請求項１記載の多地点通信用マルチキャスト中継装置。
前記送信レートを変換する手段は、データ配信先端末から送信されたレート変換要求にしたがって送信レートを変換する手段を含む請求項１記載の多地点通信用マルチキャスト中継装置。