JPH0771121B2 - パケツト通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、音声パケット通信装置の送信側でディジタ
ル信号列をパケット化して伝送路へ送出し、受信側で受
信したパケットをもとのディジタル信号列に戻すパケッ
ト通信方式に関するものである。

〔従来の技術〕

ディジタル信号列をパケット化して転送する方式におい
て、一般にパケット通信網では、パケットが送信装置か
ら送信されてから受信装置で受信されるまでの時間（以
下パケット転送遅延時間という）がパケット毎に異な
る。このようなパケット通信網を用いて音声，画像等の
通信を行う場合、パケット毎のパケット転送遅延時間の
偏差（遅延ゆらぎ）を吸収して送信側と同じ時間間隔で
パケットをもとのディジタル信号列に戻す必要がある。
そこで、遅延ゆらぎを伴って受信側に到着するパケット
を受信側のバッファメモリに一定時間（Ｔ）蓄積するこ
とにより遅延ゆらぎを吸収し、送信側と同じ時間間隔で
パケットをもとのディジタル信号列に戻す方法が用いら
れる。なお、アナログ信号を送受信する時は、送信側で
アナログ信号を符号器等によりディジタル化すること，
および受信側でもとに戻したディジタル信号列を復号器
等によりアナログ信号に変換する必要がある。この時、
蓄積時間Ｔをパケット転送遅延時間の最大値（Td max）
と最小値（Td min）の差（Td max−Td min）に設定すれ
ば全ての受信パケットを送信側と同じ時間間隔でものと
ディジタル信号列に戻すことが可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この場合、蓄積時間Ｔが長くなり、送信側から
パケットが送出されてから受信側でパケットをもとのデ
ィジタル信号列に戻すまでの時間が長くなり、即時系の
通信には品質上好ましくないものとなる。したがって、
一般的には蓄積時間Ｔを要求される品質に合わせた適切
な値に設定し、バッファメモリに蓄積されているパケッ
トがなくなり、次にパケットをもとのディジタル信号列
に戻す時刻になっても次のパケットが受信装置に到着し
ていない場合は、そのパケットを廃棄し、そのパケット
をもとのディジタル信号列に戻さない方法が用いられ
る。

従来のパケット通信方式では、送信側でディジタル信号
列を順次パケット化し、その順番で伝送路に送出してい
た。そのため、上記の理由でパケットの廃棄が生ずると
パケット長分のディジタル信号がまとまって欠落するた
め、例えば音声や画像の品質劣化が大きくなるという欠
点があった。この品質劣化は、パケット長が長くなると
ますます顕著になる。

この発明の目的は、ディジタル信号列をパケット化して
転送するパケット通信方式において、パケットが廃棄さ
れた場合に、もとに戻したディジタル信号列内でパケッ
ト長分のディジタル信号がまとまって欠落するという問
題点を解決したパケット通信方式を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかるパケット通信方式は、送信側では、デ
ィジタル信号列をパケット化部において一定のパケット
長に区切り、パケット長に区切ったディジタル信号を複
数のブロックに分割してパケット間ブロック入替え部へ
送り、このパケット間ブロック入替え部においてパケッ
ト間でブロックの入替えを行った後、ブロック順序復元
情報付加部で受信側がブロックの順序を復元するために
必要な情報をそれぞれのパケットに付加し、これを復元
情報付パケットとして伝送路へ送出し、受信側では、ブ
ロック順序復元部で伝送路より受信した復元情報付パケ
ットからパケットを抽出しブロックの順序を復元するた
めの情報をもとにパケット間でブロックの順序を復元
し、もとのディジタル信号列に戻し、復元情報よりパケ
ットの欠落を検出した場合、もとに戻したディジタル信
号列で欠落しているブロックを補間するものである。

〔作用〕

この発明においては、送信側で、複数のパケット間でブ
ロックの入替えを行ってから伝送路へパケットを送出す
るので、パケットの廃棄が生じた場合でも廃棄されたパ
ケットのパケット長に相当するデータがまとまって欠落
することがない。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１の実施例の全体構成図であり、
アナログ信号をディジタル化し、そのディジタル信号を
パケット化して転送する場合の例である。この図におい
て、１はアナログ信号入力端子、２は符号器、３はパケ
ット化部、４はブロック分割部、５はパケット間ブロッ
ク入替え部、６はブロック順序復元情報付加部、７は送
信用伝送路、８は受信用伝送路、９はブロック順序復元
部、10は復号器、11はアナログ信号出力端子である。

次に、第１図を用いてパケット長が256バイトで４つの
パケット間でブロックの入替えを行う場合を例にとり動
作例を説明する。初めに送信側の動作を述べる。

アナログ信号入力端子１より入力されたアナログ信号
は、符号器２でディジタル信号に変換される。このディ
ジタル信号はパケット化部３で一定のパケット長に区切
られ、パケット単位でブロック分割部４へ送られる。ブ
ロック分割部４では各パケットを長さの等しい４つのブ
ロックに分割する。

第２図はブロックに分割されたパケットの構成とブロッ
クの構成を示す図である。

パケット化部３より送られてきた４つのパケットをパケ
ット1,パケット2,パケット3,パケット４とする。第２図
（ａ）は各パケットを４分割した状態を示している。第
２図（ａ）において、B₁₁,B₁₂,B₁₃,B₁₄はパケット１の
分割したブロックである（パケット２〜４も同様）。ブ
ロックの構成方法として、大別して以下の２つがある。
なお、パケット１の１バイト目から256バイト目までの
各バイトをb₁,b₂,b₃,…,b₂₅₆とする。

ブロックの構成の第１の方法は、B₁₁にb₁,b₂,b₃,…,b₆₄
を、B₁₂にb₆₅,b₆₆,b₆₇,…,b₁₂₈を、B₁₃にb₁₂₉,b₁₃₀,b
₁₃₁,…,b₁₉₂を、B₁₄にb₁₉₃,b₁₉₄,b₁₉₅,…,b₂₅₆を割り当
てる方法である。この方法におけるパケット１の各ブロ
ックの構成を第２図（ｂ）に示す。パケット２〜４も同
様である。

ブロックの構成の第２の方法は、B₁₁にb₁,b₅,b₉,…,b
₂₅₃を、B₁₂にb₂,b₆,b₁₀,…,b₂₅₄を、B₁₃にb₃,b₇,b₁₁,
…,b₂₅₅を、B₁₄にb₄,b₈,b₁₂,…,b₂₅₆を割り当て、各ブ
ロックをもとのパケットの４バイトごとのバイトから構
成する方法である。この方法におけるパケット１の各ブ
ロックの構成を第２図（ｃ）に示す。パケット２〜４も
同様である。

ブロック分割部４は前記いずれかの方法で各パケットを
４つのブロックに分割してパケット間ブロック入替え部
５へ送る。パケット間ブロック入替え部５は各ブロック
を４つのパケット間で入れ替える。

第３図はパケット間ブロック入替え部５におけるブロッ
クの入替え結果の一例を示す図である。第３図でパケッ
ト１′，パケット２′，パケット３′，パケット４′は
ブロックの入替え後のパケットであり、パケット１′か
ら順にブロック順序復元情報付加部６へ送られる。ブロ
ック順序復元情報付加部６では、受信側でブロックの順
序を復元するための情報（以下復元情報１という）とブ
ロックの構成が第２図（ｂ）であるか第２図（ｃ）であ
るかを示す情報（以下復元情報２という）を各パケット
に付加し、復元情報付パケットとして送信用伝送路７へ
送出する。復元情報１としては、ブロック入替え後の各
パケットに順序番号を１から順に付け、順序番号が1,2,
3,4の間でブロックの入替えを行ったことを表すことと
する。順序番号が5,6,7,8および9,10,11,12も同様に各
々の４つのパケット間でブロックの入替えを行ったこと
を示す。その他のパケットについても同様である。

次に、受信側の動作について説明する。

受信用伝送路８より受信した復元情報付パケットは、ブ
ロック順序復元部９に入力される。ブロック順序復元部
９はパケットと復元情報１および復元情報２を分離し、
復元情報１の順序番号が1,2,3,4の４つのパケット間で
ブロックの順序の復元を行う。順序番号5,6,7,8および
9,10,11,12のパケットについても同様に各々の４つのパ
ケット間でブロックの順序の復元を行う。その他のパケ
ットについても同様である。受信したパケットのうち順
序番号が1,2,3,4のパケットを第３図のパケット１′，
パケット２′，パケット３′，パケット４′とする。こ
の４つのパケット間でブロックの順序を復元した結果は
第２図（ａ）と同様になる。復元情報２がブロックの構
成が第２図（ｂ）であることを示している場合、ブロッ
ク順序復元部９はブロックの順序を復元したパケット、
すなわち第２図（ａ）と同様のパケットを復号器10へ送
る。復元情報２が第２図（ｃ）であることを示している
場合、ブロック順序復元部９はブロックの順序が復元さ
れたパケット内のバイトの並びをb₁,b₂,b₃,b₄,b₅,…,b
₂₅₆の順に復元してからパケットを復号器10へ送る。復
号器10でブロック順序復元部９から送られたパケット
は、アナログ信号に変換され、アナログ信号出力端子11
へ出力される。

以上では、４つのパケット間でブロックの入替えを行う
場合を例にとって説明したが、２つ以上のパケット間で
ブロックの入替えを行うことは同様にして実施できる。

また、この実施例では、パケット化してからブロックの
入替えを行う場合を示したが、パケット化と同時にブロ
ックの入替えを行うことも同様である。

第４図はパケット化と同時にブロックの入替えを行う第
２の実施例の送信側の構成図である。第２の実施例にお
いて、受信側は前記実施例と同じであるため、送信側の
説明だけを行う。

第４図において、12はアナログ信号入力端子、13は符号
器、14は切替器、15,16,17,18は各々256バイトのメモ
リ、19はブロック順序復元情報付加部、20は送信用伝送
路である。第４図を用いて送信側の動作を説明する。

アナログ信号入力端子12より入力されたアナログ信号は
符号器13でディジタル信号に変換される。このディジタ
ル信号を先頭から順にバイト単位に区切ったものをバイ
ト列と呼ぶこととし、順にb₁,b₂,b₃,b₄,b₅…とする。符
号器13の出力であるディジタル信号のバイト列は切替器
14へ送られる。切替器14はディジタル信号のバイト列を
メモリ15,メモリ16,メモリ17,メモリ18へ送る。この送
り方として２つの方法がある。

第１の方法は、ディジタル信号のバイト列を64バイトず
つ順にメモリ15,メモリ16,メモリ17,メモリ18へ転送
し、メモリ18への64バイトの転送が終了した場合は再び
メモリ15から順にバイト列を64バイトずつ入力させ、こ
れを繰り返す方法である。メモリ15,メモリ16,メモリ1
7,メモリ18の全てが満杯になった時点の各メモリの内容
は第３図と同様であり、メモリ15の内容は第３図のパケ
ット１′と、メモリ16の内容はパケット２′と、メモリ
17の内容はパケット３′と、メモリ18の内容はパケット
４′の内容と各々同様であり、パケット１′のB₁₁,B₁₂,
B₁₃,B₁₄は第２図（ｂ）の構成である。パケット２′〜
パケット４′も同様である。

切替器14からメモリ15〜メモリ18へのバイト列の送り方
の第２の方法は、バイト列を１バイトずつ順にメモリ1
5,メモリ16,メモリ17,メモリ18へ送り、メモリ18の次に
再びメモリ15から順に１バイトずつバイト列を入力して
いき、これを繰り返す方法である。メモリ15〜メモリ18
の全てが満杯になった時点の各メモリの内容は順に第３
図のパケット１′〜パケット４′と同様であり、パケッ
ト１′のB₁₁,B₁₂,B₁₃,B₁₄は第２図（ｃ）の構成であ
る。パケット２′〜パケット４′も同様である。

ブロック順序復元情報付加部19は、満杯になったメモリ
から順にバイト列を256バイトずつ取り込み、復元情報
１と復元情報２を付加し、復元情報付パケットとして送
信用伝送路20へ送出する。受信側の構成および動作は第
１の実施例と同じである。

第５図はパケット間でブロックの入替えを行わない従来
のパケット通信方式において、４つのパケットのうち３
番目のパケットが廃棄された場合の様子を示した図であ
る。第５図（ａ）は送信側で送出したパケットを示す。
第５図（ｂ）は３番目のパケットが廃棄された時、受信
側でもとに戻したディジタル信号列を示す。第５図
（ｂ）で破線はデータの存在しないことを示す。

第６図はこの発明において、パケットの廃棄が生じた場
合のデータの欠落の様子を示した図である。第６図
（ａ）は第１図のブロック分割部４において各パケット
を４つのブロックに分割した結果を示す。第６図（ｂ）
はパケット間ブロック入替え部５において、パケット間
でブロックの入替えを行った結果を示す。第６図（ｃ）
は受信側で３番目のパケットが廃棄された場合を示す。
第６図（ｄ）は受信したパケット１′，パケット２′，
パケット４′よりブロックの順沿を復元した結果、パケ
ット１″，パケット２″，パケット３″，パケット４″
が得られることを示す。各パケットは３番目のブロック
が欠落している。第６図（ｅ）は第２図（ｂ）のブロッ
クの構成を用いた場合の第６図（ｄ）のパケット１″の
データの順序を示す。この場合、パケット１″ではb₁₂₉
〜b₁₉₂の64バイトが欠落している。この欠落はパケット
２″，パケット３″，パケット４″についても同様であ
る。第６図（ｆ）は第２図（ｃ）のブロックの構成を用
いた場合に、パケット１″のデータの順序を復元した結
果を示す。この場合、b₃,b₇,b₁₁,…,b₂₅₁,b₂₅₅のデータ
が欠落している。他のパケットについても同様の欠落と
なる。この方法によれば、ブロックの単位よりもさらに
短いバイト単位の欠落になるため、パケットの廃棄によ
る品質劣化を抑える効果が大きい。

このように、この発明によれば、パケットの廃棄が生じ
てもパケット長に相当するデータがまとまって欠落する
のでなく、第６図（ｅ）のようにパケット長より短いブ
ロック単位の欠落あるいは第６図（ｆ）のように数バイ
トに１バイトのデータの欠落となるため、データの欠落
による品質劣化が小さくなるとともに、欠落したデータ
部分に簡単な補間処理例えば、前値保持（欠落した音声
サンプルを１つ前のサンプル値で置換える）や、平均値
補間（欠落した音声サンプルを、その前後のサンプル値
の平均値で置換える）、を加えることができ、誤り訂正
符号と組み合わせなくても品質の改善が可能となる。

以上は、４つのパケット間でブロックの入替えを行う場
合を例にとって説明したが、２つ以上のパケット間でブ
ロックの入替えを行うことにより同様の効果が得られ、
３つ以上のパケット間でブロックの入替えを行うと効果
が大きい。また、パケットが受信端末で廃棄される場合
を例にとって説明したが、網内のふうそう等によりパケ
ットが網内で廃棄された場合も同様の効果が得られる。

なお、この発明のパケット通信方式では、パケット間で
データの入替えを行っているため、スクランブル効果が
生じる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、複数のパケット間でブ
ロックの入替えを行ってから伝送路へパケットを送出
し、受信側で複数のパケットを受信した後にパケット間
でブロックの入替えと逆の操作を行ってブロックの順序
の復元を行っているため、受信装置におけるパケットの
廃棄が生じた場合に、廃棄されたパケットのパケット長
に相当するデータがまとまって欠落するのでなく、パケ
ット長より短いブロック単位の欠落あるいは数バイトに
１バイトのデータの欠落となる。これにより、１つのパ
ケットの廃棄が生じても大きな品質劣化となることがな
くまた、データがまとまって欠落する部分の長さを短く
できるため、データの欠落した部分に簡単な補間処理を
行うことにより誤り訂正符号と組合わせる必要がなく、
品質の改善を行うことが可能となる等に利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の全体構成図、第２図
はブロックに分割されたパケットの構成とブロックの構
成を示す図、第３図はブロックの入替えを行った後のパ
ケットの構成を示す図、第４図はこの発明の第２の実施
例の送信側の構成図、第５図は従来のパケット通信方式
においてパケットの廃棄が生じた時の送信側のパケット
と受信側でもとに戻したディジタル信号列の図、第６図
はこの発明においてパケットの廃棄が生じた時の送信側
のパケットと受信側で復元されたディジタル信号列の図
である。 図中、１はアナログ信号入力端子、２は符号器、３はパ
ケット化部、４はブロック分割部、５はパケット間ブロ
ック入替え部、６はブロック順序復元情報付加部、７は
送信用伝送路、８は受信用伝送路、９はブロック順序復
元部、10は復号器、11はアナログ信号出力端子、12はア
ナログ信号入力端子、13は符号器、14は切替器、15,16,
17,18は256バイトのメモリ、19はブロック順序復元情報
付加部、20は送信用伝送路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声パケット通信装置の送信側でディジタ
   ル信号列をパケット化して伝送路へ送出し、受信側で受
   信したパケットをもとのディジタル信号列に戻す音声パ
   ケット通信方式において、パケット化部と、パケット間
   ブロック入替え部と、ブロック順序復元情報付加部と、
   ブロック順序復元部を具備した通信装置を用い、送信側
   では、前記ディジタル信号列をパケット化部において一
   定のパケット長に区切り、パケット長に区切ったディジ
   タル信号を複数のブロックに分割して前記パケット間ブ
   ロック入替え部へ送り、このパケット間ブロック入替え
   部においてパケット間でブロックの入替えを行った後、
   前記ブロック順序復元情報付加部で受信側がブロックの
   順序を復元するために必要な情報をそれぞれのパケット
   に付加し、これを復元情報付パケットとして伝送路へ送
   出し、受信側では、ブロック順序復元部で伝送路より受
   信した前記復元情報付パケットからパケットを抽出し前
   記ブロックの順序を復元するための情報をもとにパケッ
   ト間でブロックの順序を復元し、もとのディジタル信号
   列に戻し、復元情報よりパケットの欠落を検出した場
   合、もとに戻したディジタル信号列で欠落しているブロ
   ックを補間することを特徴とするパケット通信方式。