JP6574113B2 - Voice quality degradation prevention system and voice quality degradation prevention method - Google Patents
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本発明は、緊急通報などの映像に比べて音声の品質が優先されるIPネットワークを利用したテレビ電話における音声品質の劣化を防止することができる音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法に関する。 The present invention relates to a voice quality degradation prevention system and a voice quality degradation prevention method capable of preventing voice quality degradation in a videophone using an IP network in which voice quality is given priority over video such as emergency calls.
近年、スマートフォンが普及しており、様々な情報を誰もが手軽に配信・収集することができ、一般通報者がスマートフォンから緊急事態発生時にIPネットワークを介したテレビ電話機能を利用した緊急通報を行うことが想定される。 In recent years, smartphones have become widespread, and everyone can easily distribute and collect various information. When an emergency occurs, a general whistleblower can make an emergency call using the video phone function via the IP network. It is envisaged to do.
なお、緊急通報をスマートフォンを用いて行う技術が記載された文献としては下記の特許文献1が挙げられ、通信遅延の揺らぎであるジッタに関する技術が記載された文献としては特許文献2及び3が挙げられる。 In addition, the following patent document 1 is cited as a document describing a technique for making an emergency call using a smartphone, and patent documents 2 and 3 are cited as a document describing a technique related to jitter, which is a fluctuation in communication delay. It is done.
特許文献1には「通信装置(例えば、スマートフォン)1は、第1の通信方式または第2の通信方式で通話を行う通信部と、第1の通信方式による通話が不能の場合、第2の通信方式による通話発信を前記通信部に行わせる制御部と、を備える。例えば、スマートフォン1は、PHS方式による通話ができない場合、自動で3G方式による通話発信を通信部に行わせる」という記載がある。 Patent Document 1 states that “a communication device (for example, a smartphone) 1 is connected to a communication unit that performs a call using the first communication method or the second communication method; A control unit that causes the communication unit to make a call by a communication method, for example, when the smartphone 1 cannot make a call by the PHS method, the communication unit automatically makes a call by the 3G method. is there.
特許文献2には「ARCH型モデルで生成したジッタの時系列と指数平滑法で生成したジッタの時系列との間の乖離幅を算出し、乖離幅を用いてARCH型モデルで生成したジッタの時系列を補正し、補正されたジッタの時系列とARCH型モデルを用いて未来のジッタの予測時系列を生成する」という記載がある。 Patent Document 2 discloses that a deviation width between a jitter time series generated by an ARCH type model and a jitter time series generated by an exponential smoothing method is calculated, and the jitter generated by the ARCH type model is calculated using the deviation width. There is a description that “a time series is corrected, and a predicted time series of future jitter is generated using the corrected jitter time series and an ARCH type model”.
特許文献3には「実際の通話と同じ通信方式による品質測定を通話に先立って行うことにより、精度の高い通話品質予測を行う」という記載がある。 Patent Document 3 has a description that “call quality is predicted with high accuracy by performing quality measurement using the same communication method as that of an actual call prior to the call”.
前述の各特許文献に記載された技術は、スマートフォンを用いた通話のジッタを低減することができる効果に留まる。 The technology described in each of the above-mentioned patent documents only has an effect of reducing the jitter of a call using a smartphone.
そこで、本発明では、ネットワーク上に高い負荷がかかった環境下におけるスマートフォンを利用したIPテレビ電話の音声品質の劣化を防止することができる音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a voice quality degradation prevention system and a voice quality degradation prevention method capable of preventing voice quality degradation of an IP videophone using a smartphone in an environment where a high load is applied on the network. With the goal.
本発明による音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法は、受信側の緊急通報情報管理装置がテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ累積値が下記の数式7に基づく予め定めた許容ジッタ累積値を超えたときに音声品質劣化予測通知をスマートフォンに送信し、この音声品質劣化予測通知を受信したスマートフォンが映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させるものである。
本発明による音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法は、映像に比べて音声の品質が優先されるIPネットワークを利用したテレビ電話における音声品質の劣化を防止することができる。 The voice quality degradation prevention system and voice quality degradation prevention method according to the present invention can prevent voice quality degradation in a videophone using an IP network in which voice quality is given priority over video.
以下、本発明による実施例を説明する。 Examples according to the present invention will be described below.
[構成]
本実施例による音声品質劣化防止方法を適用した音声品質劣化防止システムは、図1に示す如く、緊急通報部11及び映像情報制御部12を有するスマートフォン100と、検知部23と通話制御部22と通報受理部24を有する緊急通報情報管理装置200とから構成される。
[Constitution]
As shown in FIG. 1, a voice quality deterioration prevention system to which a voice quality deterioration prevention method according to the present embodiment is applied includes a
前記スマートフォン100は、一般の通話機能や写真撮影機能その他機能を備える携帯端末であって、IPネットワークを介した通常の音声通話機能及び映像撮影機能に加え、本実施例の特徴である緊急通報を行うための緊急通報部11と、後述する緊急通報情報管理装置200の検知部23から音声品質劣化予測通知を受信し、映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる機能を有する映像情報制御部12を備え、これら機能はハードウェアまたはソフトウェアによって構成される。
The
前記緊急通報情報管理装置200の通報受付部24は、スマートフォン100の緊急通報部11から着信した緊急通報を受付け、テレビ電話を開始し、音声・映像パケットを受信して再生し、緊急通報部11に対して音声パケットのみを送信する機能を有する。
The
前記検知部23は、該通報受付部21がIPネットワークを介して受信したテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ(通信遅延の揺らぎ)累積値を測定し、後述する予測式によって導出された許容ジッタ累積値を超えた際に映像情報制御部12へ音声品質劣化予測通知を送信する機能を有する。
The
前記通話制御部22は、緊急通報部11および通報受付部21の間で送受信されるパケットを中継し、音声・映像パケットの再生タイミングを調整する機能を有する。
The
前記検知部23によるテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ(通信遅延の揺らぎ)累積値の予測式を用いた許容ジッタ累積値の導出方法は、次の通りである。
A method for deriving an allowable jitter cumulative value using a prediction formula of a real-time jitter (communication delay fluctuation) cumulative value during videophone use by the
1.音声品質値を用いた許容パケットロス率の導出
音声品質とパケットロスの関係を数式化し、許容できるパケットロス率を導出する。音声品質を数値的に評価するため、音声品質値Rを使用する(※音声品質R値とは、一般法人テレコムサービス協会のVOIP推進協議会が定めた音声品質の指標)。IPテレビ電話を使用し、ネットワーク環境に負荷をかけパケットロス率と音声品質値を測定する。測定値より、指数回帰式を求める。y軸に音声品質R値、x軸にパケットロス率を取り、次の数式1に示す指数近似式を得る。
1. Derivation of acceptable packet loss rate using speech quality value The relationship between speech quality and packet loss is expressed in numerical form, and an acceptable packet loss rate is derived. In order to numerically evaluate the voice quality, the voice quality value R is used (* the voice quality R value is a voice quality index determined by the VOIP promotion council of the Japan Telecom Service Association). Using IP videophone, load the network environment and measure packet loss rate and voice quality value. An exponential regression equation is obtained from the measured value. Taking the voice quality R value on the y-axis and the packet loss rate on the x-axis, the exponential approximation shown in the following equation 1 is obtained.
ここで維持すべき音声品質R値を任意に設定し、許容できるパケットロス率を導出する。維持すべき音声品質R値をr(r:定数)、許容できるパケットロス率をPとしたとき、これらを数式1に代入し、両辺に自然対数をとった式に変形すると下記数式2となり、許容できるパケットロス率Pを得る。 The voice quality R value to be maintained here is arbitrarily set, and an acceptable packet loss rate is derived. When the voice quality R value to be maintained is r (r: constant) and the allowable packet loss rate is P, these are substituted into Equation 1 and transformed into an equation with natural logarithm on both sides, then Equation 2 is obtained, An acceptable packet loss rate P is obtained.
2.ジッタとパケットロスの関係式導出
パケットロス発生の前兆としてジッタが急増することから、ジッタ累積値とパケットロス数の関係式を導出する。ネットワークに負荷をかけた環境下でIPテレビ電話を使用し、スマートフォンより送出された音声パケットが通話制御部に到達した時点でのジッタおよびパケットロス数を測定する。この際、事前にネットワーク負荷が正常な状態でIPテレビ電話を行い、通話制御部にて受信した各音声パケットのジッタを測定し、ジッタ平均値Jmeanを導出する。次にネットワークに負荷がかかった状態でジッタ累積値Jamountを計測する。
2. Derivation of relational expression between jitter and packet loss Since jitter suddenly increases as a precursor to packet loss occurrence, a relational expression between the cumulative jitter value and the number of packet losses is derived. An IP videophone is used in an environment where a load is applied to the network, and the jitter and the number of packet losses are measured when a voice packet sent from a smartphone reaches the call control unit. At this time, the IP videophone call is performed in a state where the network load is normal in advance, the jitter of each voice packet received by the call control unit is measured, and the jitter average value J mean is derived. Next, the jitter accumulated value Jmount is measured in a state where a load is applied to the network.
このジッタ累積値Jamountは、ジッタ平均値Jmeanを連続して超えたパケットのジッタ値をJ1,J2,J3・・・Jnとしたとき次の数式3で求められる。 The jitter accumulation value J AMOUNT is calculated by the jitter values of packets that exceed continuously jitter average J mean J 1, J 2, J 3 Equation 3 when a · · · J n.
測定値よりy軸にパケットロス数、x軸にジッタ累積値を取り、単回帰式y=cx+d(c,d:定数)を得る。これによりパケットロス数Pamountはジッタ累積値Jamountを用いてPamount=cJamount+dと表せる。 From the measured value, the number of packet losses is taken on the y-axis and the jitter accumulated value is taken on the x-axis to obtain a single regression equation y = cx + d (c, d: constant). Thus the packet loss count P AMOUNT is expressed as P amount = cJ amount + d using the jitter accumulation value J AMOUNT.
3.許容ジッタ累積値の導出
パケットロス率を導出したことにより、ジッタ累積値amountの限界値が定まり、この限界値を許容ジッタ累積値としたときの計算方法を次に示す。
3. By derived the deriving the packet loss rate of the allowable jitter accumulation value, Sadamari a limit value of the jitter accumulation value AMOUNT, following a calculation method when the limit value and the allowable jitter accumulation value.
パケットロス率Pを次の数式4とし、ジッタ平均値Jmeanを連続して超えるパケットのシーケンス番号をS1,S2,S3,・・・Snとしたとき、音声パケットの受信した総パケット数にSn−S1+1、パケットロス数に上記で求めたPamount=cJamount+dを代入する。 A packet loss rate P and Equation 4, the sequence number of packets exceeding continuously jitter average J mean S 1, S 2, S 3, when a · · · S n, the total received voice packets S n -S 1 +1 in number of packets, substituting P amount = cJ amount + d obtained above to the number of packet losses.
また、上記で求めた許容できるパケットロス率P(許容パケットロス率)を用いて数式5を式変形することにより、許容ジッタ累積値を求める次の数式6を得ることができ、この数式を用いて許容ジッタ累積値を数式7として導出することができる。 Further, by transforming Equation 5 using the allowable packet loss rate P (allowable packet loss rate) obtained above, the following Equation 6 for obtaining the allowable jitter accumulated value can be obtained. Thus, the allowable jitter accumulated value can be derived as Equation 7.
[動作]
このように構成された音声品質劣化防止システムは、スマートフォン100の緊急通報部11のアプリケーションが起動し、緊急通報情報管理装置200が通話受信中において、図2に示す処理フローの各ステップを実行することによって、緊急通報などの映像に比べて音声の品質が優先されるIPネットワークを利用したテレビ電話における音声品質の劣化を防止することができる。
[Operation]
The voice quality deterioration prevention system configured as described above executes each step of the processing flow shown in FIG. 2 when the application of the
ステップ101:通報者の操作によってスマートフォン100がテレビ電話機能による緊急通報部11の使用を開始するステップ。
ステップ102: スマートフォン100が前記ステップ101により開始された緊急通報部11によるテレビ電話機能を用いた音声及び撮影映像による緊急通信を緊急通報情報管理装置200の通報受付部24に発信するステップ。
Step 101: A step in which the
Step 102: The
ステップ201〜202:緊急通報情報管理装置200の通報受付部24が緊急通報部11からの緊急通報を着信し、受け付けるステップ。
ステップ203:検知部23がスマートフォン100からの緊急通報に含まれる音声パケットを監視し、ジッタ累積値を測定するジッタ累積値の計測を開始するステップ。
Steps 201 to 202: A step in which the
Step 203: A step in which the
ステップ204:該ステップ203により計測した音声パケットのジッタ累積値と前述の数式7に基づいて予め設定した許容ジッタ累積値とを比較し、ジッタ累積値が許容ジッタ累積値を超過するか否かを判定するステップ。 Step 204: Comparing the jitter accumulated value of the voice packet measured in step 203 with the allowable jitter accumulated value set in advance based on the above-mentioned equation 7, it is determined whether or not the jitter accumulated value exceeds the allowable jitter accumulated value. Determining.
ステップ205:該ステップ204によってジッタ累積値が許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、音声品質劣化が発生すると判定し、スマートフォン100に音声品質劣化予測通知を送信するステップ。
Step 205: A step of determining that the voice quality degradation occurs when the step 204 judges that the cumulative jitter value exceeds the allowable jitter cumulative value, and transmitting a speech quality degradation prediction notification to the
ステップ103:該ステップ205により音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部12が映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させることによって映像情報量を低下させるステップ。
なお、前記ステップ203からステップ205の処理は緊急通報時に繰り返して実行される。
Step 103: A step of reducing the amount of video information by reducing the bit rate when the video
The processing from step 203 to step 205 is repeatedly executed at the time of emergency notification.
このように本実施例による音声品質劣化防止システムは、緊急通報情報管理装置200に受信したテレビ電話使用中にリアルタイムのジッタ(通信遅延の揺らぎ)累積値を測定し、許容ジッタ累積値を超えた際には音声品質劣化予測通知を送信する検知部23を設けると共に、スマートフォン100に前記検知部23からの音声品質劣化予測通知を受信し、映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる機能を有する映像情報制御部12を設ける。そして、緊急通報情報管理装置200の検知部23がスマートフォン100からの緊急通報に含まれる音声パケットのジッタ累積値を計測し、測定したジッタ累積値が予め定めた許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、スマートフォン100に音声品質劣化予測通知を送信し、この音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部12が映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる。それによって、本実施例による音声品質劣化防止システムは、ネットワーク上に高い負荷がかかった環境下におけるスマートフォンを利用したIPテレビ電話の音声品質の劣化を防止することができる。
As described above, the voice quality degradation prevention system according to the present embodiment measures the real-time jitter (communication delay fluctuation) accumulated value while using the videophone call received by the emergency call
11 緊急通報部、12 映像情報制御部、22 通話制御部、23 検知部、
24 通報受付部、スマートフォン100、200 緊急通報情報管理装置
11 Emergency call section, 12 Video information control section, 22 Call control section, 23 Detection section,
24 Report reception unit,
Claims (2)
該スマートフォンの緊急通報部から着信した緊急通報を受付け、テレビ電話を開始し、音声・映像パケットを受信して再生する通報受付部と、該通報受付部が受信したテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ累積値を測定し、該ジッタ累積値が予め定めた許容ジッタ累積値を超えたときに音声品質劣化予測通知を映像情報制御部へ送信する検知部とを有する緊急通報情報管理装置と、
を備えた音声品質劣化防止システムであって、
前記検知部が、
ジッタ累積値をJ amount 、ジッタ平均値J mean を連続して超えるパケットのシーケンス番号をS 1 ,S 2 ,S 3 ,・・・S n 、音声品質R値をr、abdを定数としたとき、許容ジッタ累積値を、次の数式7に示すジッタ累積値J amount の限界値として設定し、
スマートフォンから緊急通報に含まれる音声パケットのジッタ累積値を測定し、該測定したジッタ累積値が前記許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、スマートフォンに音声品質劣化予測通知を送信する第1工程と、
該第1工程により音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部が、
映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる第2工程と、
を実行する音声品質劣化防止システム。
Accepts an emergency call received from the emergency call unit of the smartphone, starts a videophone call, receives and reproduces an audio / video packet, and a real-time jitter during videophone use received by the call reception unit An emergency call information management device having a detection unit that measures a cumulative value and transmits a voice quality degradation prediction notification to a video information control unit when the jitter cumulative value exceeds a predetermined allowable jitter cumulative value;
A voice quality degradation prevention system comprising:
The detection unit is
Jitter accumulation value J amount, S 1 the sequence number of packets exceeding continuously jitter average value J mean, S 2, S 3 , ··· S n, voice quality R value r, when a constant abd The allowable jitter cumulative value is set as the limit value of the jitter cumulative value Jmount shown in the following Equation 7 ,
First, when a jitter accumulated value of a voice packet included in an emergency call is measured from a smartphone and it is determined that the measured jitter accumulated value exceeds the allowable jitter accumulated value , a first voice quality degradation prediction notification is transmitted to the smartphone. Process,
The video information control unit that has received the voice quality degradation prediction notification in the first step,
A second step of reducing the video information amount by lowering the bit rate when packetizing the video information;
Perform voice quality degradation prevention system.
該スマートフォンの緊急通報部から着信した緊急通報を受付け、テレビ電話を開始し、音声・映像パケットを受信して再生する通報受付部と、ジッタ累積値をJ amount 、ジッタ平均値J mean を連続して超えるパケットのシーケンス番号をS 1 ,S 2 ,S 3 ,・・・S n 、音声品質R値をr、abdを定数としたとき、許容ジッタ累積値を、次の数式7に示すジッタ累積値J amount の限界値として設定し、前記通報受付部が受信したテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ累積値を測定し、該測定したジッタ累積値が予め定めた前記許容ジッタ累積値を超えたときに音声品質劣化予測通知を映像情報制御部へ送信する検知部とを有する緊急通報情報管理装置と、
を備えたコンピュータシステムの音声品質劣化防止方法であって、
前記検知部に、スマートフォンからの緊急通報に含まれる音声パケットのジッタ累積値を計測させ、計測したジッタ累積値が予め定めた前記許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、スマートフォンに音声品質劣化予測通知を送信させる第1工程を実行させ、
該第1工程により音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部に、
映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下する第2工程を実行させる、
音声品質劣化防止方法。
Accept an emergency call arriving from the emergency reporting unit of the smart phone, to start a video call, the call receiving part for receiving and reproducing audio and video packets, the jitter accumulation value J AMOUNT, continuously jitter average value J mean sequence number of the packet that exceeds Te of S 1, S 2, S 3 , ··· S n, voice quality R value r, when a constant abd, the allowable jitter accumulation value, jitter accumulation shown in the following equation 7 is set as the limit value of the value J AMOUNT, measures the real-time jitter accumulation values during a videophone call using said call receiving unit receives, when the measured jitter accumulation value exceeds a predetermined the allowable jitter accumulation value An emergency call information management device having a detection unit that transmits a voice quality degradation prediction notification to the video information control unit,
An audio quality degradation prevention method for a computer system comprising:
The detection unit, when to measure the jitter accumulation value of the audio packets included in the urgent message from the smartphone determines that jitter accumulation value measured exceeds a predetermined the allowable jitter accumulation value, sound quality smartphone The first step of transmitting the deterioration prediction notification is executed,
In the video information control unit that has received the voice quality degradation prediction notification in the first step,
Executing a second step of reducing the video information amount by lowering the bit rate when packetizing the video information;
Voice quality degradation prevention method.
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