JP2003273914A - 音声パケット通信装置、トラフィック予測方法、及び音声パケット通信装置における通話品質最適制御方法 - Google Patents

音声パケット通信装置、トラフィック予測方法、及び音声パケット通信装置における通話品質最適制御方法

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JP2003273914A JP2002068407A JP2002068407A JP2003273914A JP 2003273914 A JP2003273914 A JP 2003273914A JP 2002068407 A JP2002068407 A JP 2002068407A JP 2002068407 A JP2002068407 A JP 2002068407A JP 2003273914 A JP2003273914 A JP 2003273914A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークのトラフィック状況に応じて通
話品質が最適になるように遅延回復機能を動的に制御で
きる音声パケット通信装置、この装置を用いたトラフィ
ック予測方法、及びこの装置における通話品質最適制御
方法を提供する。 【解決手段】 バッファメモリ101と、バッファ制御
部102と、バッファ蓄積量監視部103と、蓄積量情
報を逐次記憶し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出
力するバッファ蓄積量監視結果記憶・分析部104と、
バッファ制御部102の動作内容を動作情報として出力
するバッファ制御動作監視部105と、動作情報を逐次
記憶し、記憶内容に基づく制御動作分析結果を出力する
バッファ制御動作監視結果記憶・分析部106と、蓄積
量分析結果及び制御動作分析結果を用いてネットワーク
のトラフィックを予測するトラフィック予測部107
と、不要フレームの削除動作のしきい値を決定するしき
い値決定部301とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、IP(In
ternet Protocol)ネットワークを利用した音声パケッ
ト通信に使用されるVoIP(Voice over IP)ゲート
ウェイのような音声パケット通信装置、音声パケット通
信装置を用いたトラフィック予測方法、及び音声パケッ
ト通信装置における通話品質最適化制御方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】インターネット等のIPネットワークを
利用した音声パケット通信においては、パケット通信の
非リアルタイム性の影響(伝送遅延及びジッタ等)によ
り通話品質が劣化する。このような通話品質の劣化を低
減するため、音声パケット通信装置の受信部にバッファ
メモリを設け、音声パケットとして到達した音声符号化
データをバッファメモリに一時的に蓄積してから所定の
転送レートで音声復号器に送出する手法が採用されてい
る。
【0003】ところが、バッファメモリ内部の音声符号
化データの蓄積量が増加し過ぎると、通話遅延が顕著に
なる。このため、バッファメモリに到達した音声符号化
データの電力が所定の基準電力値より低い無音部分(再
生しても無音となる部分又は非常に低い音声レベルとな
る部分)を破棄すること(即ち、無音圧縮)により、バ
ッファメモリ内部の音声符号化データの蓄積量を少なく
して、通話遅延を短縮する遅延回復機能が実用化されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような通話遅延回復のための基準電力値は、時々刻々
と変化するIPネットワークのトラフィック状況に追従
して変更される動的なものではなかった。したがって、
上記した従来の音声パケット通信装置における通話遅延
回復のための制御動作は、IPネットワークのトラフィ
ック状況に応じて通話品質を最適に制御しているものと
は言えなかった。換言すれば、上記した従来の音声パケ
ット通信装置における通話遅延回復のための制御動作に
おいて、無音部分を削除し過ぎると、IPネットワーク
のトラフィックが混雑しているとき等(伝送遅延が顕著
なとき)にバッファメモリが枯渇して、通話品質を低下
させるおそれがあり、逆に、無音部分の削除を制限し過
ぎると通話遅延の短縮が不十分になった。
【0005】そこで、本発明は、上記したような従来技
術の課題を解決するためになされたものであり、その目
的とするところは、ネットワークのトラフィック状況に
応じて通話品質が最適になるように遅延回復機能を動的
に制御できる音声パケット通信装置、この装置を用いた
トラフィック予測方法、及びこの装置における通話品質
最適制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る音声パケッ
ト通信装置は、ネットワークを経由して音声パケットと
して順次到着する音声符号化データを一時的に蓄積する
と共に、蓄積された音声符号化データを音声復号器に対
して送出するバッファメモリと、前記バッファメモリに
よる音声符号化データの送出を制御するバッファ制御部
とを有する装置であって、前記バッファメモリ内部の音
声符号化データの蓄積量を逐次監視し、監視結果を蓄積
量情報として出力するバッファ蓄積量監視部と、前記バ
ッファ蓄積量監視部から出力された蓄積量情報を逐次記
憶し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出力するバッ
ファ蓄積量監視結果記憶・分析部と、前記バッファ制御
部の動作内容を逐次監視し、監視結果を動作情報として
出力するバッファ制御動作監視部と、前記バッファ制御
動作監視部から出力された動作情報を逐次記憶し、記憶
内容に基づく制御動作分析結果を出力するバッファ制御
動作監視結果記憶・分析部と、前記蓄積量分析結果及び
前記制御動作分析結果を用いて前記ネットワークにおけ
るトラフィックを予測するトラフィック予測部とを有す
ることを特徴としている。
【0007】また、前記音声パケット通信装置におい
て、前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検出部は、蓄積
量情報を記憶してから第1の時間が経過すると当該蓄積
量情報を破棄し、前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検
出部は、その記憶容量を越える蓄積量情報が投入された
ときに、この投入された最新の蓄積量情報を記憶し、最
も古い蓄積量情報を破棄し、前記バッファ制御動作監視
結果記憶・検出部は、動作情報を記憶してから第2の時
間が経過すると当該動作情報を破棄し、前記バッファ制
御動作監視結果記憶・検出部は、その記憶容量を越える
動作情報が投入されたときに、この投入された最新の動
作情報を記憶し、最も古い動作情報を破棄するように構
成してもよい。
【0008】さらに、前記音声パケット通信装置に、前
記バッファメモリに到着する音声符号化データの電力が
所定の基準電力値より低い場合には、当該音声符号化デ
ータを不要フレームと判定する不要フレーム判定器を備
え、前記バッファ制御部は、前記バッファメモリ内部の
音声符号化データの蓄積量が削除動作開始しきい値を超
えた場合に前記不要フレームを削除し、前記トラフィッ
ク予測部がトラフィックの予測に用いる前記制御動作分
析結果には、前記バッファ制御部による不要フレームの
削除頻度が含まれるように構成してもよい。
【0009】さらにまた、前記バッファメモリから音声
復号器に対して音声符号化データを送出するタイミング
において、前記バッファメモリに音声符号化データが蓄
積されていないときには、前記バッファ制御部が音声復
号器に対して無音フレームを送出し、前記トラフィック
予測部がトラフィックの予測に用いる前記制御動作分析
結果には、前記バッファ制御部による無音フレームの送
出頻度が含まれるように構成してよい。
【0010】また、前記トラフィック予測部が、前記蓄
積量分析結果から求めた音声パケットの到着間隔の平均
値及び直近に到着した音声パケットとその一つ前の音声
パケットとの到着間隔を用いてトラフィックを予測する
ように構成してもよい。
【0011】さらに、前記音声パケット通信装置に、前
記不要フレームの削除動作開始しきい値を決定するしき
い値決定部を備え、前記しきい値決定部が、前記バッフ
ァメモリの音声符号化データの蓄積量を時間軸−蓄積量
座標系に描いた場合における前記バッファメモリに音声
パケットが到着した直後の点を繋ぐ上側包絡線と、前記
トラフィック予測部によるトラフィックの予測結果と、
前記バッファ制御手段による不要フレーム削除頻度とに
基づいて前記不要フレームの削除動作開始しきい値を決
定するように構成してもよい。
【0012】さらにまた、前記バッファ制御部が、前記
バッファメモリ内部の音声符号化データの蓄積量が削除
動作停止しきい値より低くなった場合に前記不要フレー
ムの削除動作を停止し、前記しきい値決定部が、前記バ
ッファメモリの音声符号化データの蓄積量を時間軸−蓄
積量座標系に描いた場合における前記バッファメモリに
音声パケットが到着する直前の点を繋ぐ下側包絡線に基
づいて前記不要フレームの削除動作停止しきい値を決定
するように構成してもよい。
【0013】また、前記音声パケット通信装置は、音声
パケットの到着間隔の平均値及びトラフィックの予測結
果に基づいて次に到着する音声パケットの到着時刻を予
測するパケット到着時刻予測部と、不要フレームの削除
動作を停止する前の前記バッファメモリの音声符号化デ
ータの蓄積量の推移を予測する蓄積量推移予測部と、不
要フレームの削除動作を停止した後の前記バッファメモ
リの音声符号化データの蓄積量の推移を予測する削除停
止後蓄積量推移予測部と、前記パケット到着時刻予測部
により予測された音声パケットの到着時刻、前記蓄積量
推移予測部により予測された前記バッファメモリの音声
符号化データの蓄積量の推移、及び前記蓄積量推移予測
部により予測された前記バッファメモリの音声符号化デ
ータの蓄積量の推移に基づいて、不要フレームの削除動
作の停止しきい値を決定する削除動作停止しきい値決定
部とを有するように構成してもよい。
【0014】また、前記音声パケット通信装置は、音声
パケットの到着間隔の平均値及びトラフィックの予測結
果に基づいて次に到着する音声パケットの到着時刻を予
測するパケット到着時刻予測部と、不要フレームの削除
動作を停止した後の前記バッファメモリの音声符号化デ
ータの蓄積量の推移を予測する削除停止後蓄積量推移予
測部と、前記パケット到着時刻予測部により予測された
音声パケットの到着時刻及び前記蓄積量推移予測部によ
り予測された前記バッファメモリの音声符号化データの
蓄積量の推移に基づいて、不要フレームの削除動作の停
止信号を前記バッファ制御部に通知する削除動作信号発
生部とを有するように構成してもよい。
【0015】また、本発明に係る音声パケット通信装置
を用いたトラフィック予測方法は、ネットワークを経由
して音声パケットとして順次到着する音声符号化データ
を一時的に蓄積すると共に、蓄積された音声符号化デー
タを音声復号器に対して送出するバッファメモリと、前
記バッファメモリによる音声符号化データの送出を制御
するバッファ制御部とを有する音声パケット通信装置を
用いたトラフィック予測方法であって、バッファ蓄積量
監視部により、前記バッファメモリ内部の音声符号化デ
ータの蓄積量を逐次監視し、監視結果を蓄積量情報とし
て出力し、前記バッファ蓄積量監視部から出力された蓄
積量情報を、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部に逐
次記憶し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出力し、
バッファ制御動作監視部により、前記バッファ制御部の
動作内容を逐次監視し、監視結果を動作情報として出力
し、前記バッファ制御動作監視部から出力された動作情
報をバッファ制御動作監視結果記憶・分析部に逐次記憶
し、記憶内容に基づく制御動作分析結果を出力し、トラ
フィック予測部により前記蓄積量分析結果及び前記制御
動作分析結果を用いて前記ネットワークにおけるトラフ
ィックを予測することを特徴としている。
【0016】また、本発明に係る音声パケット通信装置
を用いた通話品質最適制御方法は、ネットワークを経由
して音声パケットとして順次到着する音声符号化データ
を一時的に蓄積すると共に、蓄積された音声符号化デー
タを音声復号器に対して送出するバッファメモリと、前
記バッファメモリによる音声符号化データの送出を制御
するバッファ制御部とを有する音声パケット通信装置に
おける通話品質最適制御方法であって、バッファ蓄積量
監視部により、前記バッファメモリ内部の音声符号化デ
ータの蓄積量を逐次監視し、監視結果を蓄積量情報とし
て出力し、前記バッファ蓄積量監視部から出力された蓄
積量情報を、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部に逐
次記憶し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出力し、
バッファ制御動作監視部により、前記バッファ制御部の
動作内容を逐次監視し、監視結果を動作情報として出力
し、前記バッファ制御動作監視部から出力された動作情
報をバッファ制御動作監視結果記憶・分析部に逐次記憶
し、記憶内容に基づく制御動作分析結果を出力し、トラ
フィック予測部により前記蓄積量分析結果及び前記制御
動作分析結果を用いて前記ネットワークにおけるトラフ
ィックを予測し、前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検
出部は、蓄積量情報を記憶してから第1の時間が経過す
ると当該蓄積量情報を破棄し、前記バッファ蓄積量監視
結果記憶・検出部は、その記憶容量を越える蓄積量情報
が投入されたときに、この投入された最新の蓄積量情報
を記憶し、最も古い蓄積量情報を破棄し、前記バッファ
制御動作監視結果記憶・検出部は、動作情報を記憶して
から第2の時間が経過すると当該動作情報を破棄し、前
記バッファ制御動作監視結果記憶・検出部は、その記憶
容量を越える動作情報が投入されたときに、この投入さ
れた最新の動作情報を記憶し、最も古い動作情報を破棄
することを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】<1>第1の実施形態 <1−1>第1の実施形態の構成 図1は、本発明の第1の実施形態に係る音声パケット通
信装置の構成(トラフィック予測方法を実施するための
構成)を示すブロック図である。
【0018】図1に示されるように、第1の実施形態に
係る音声パケット通信装置は、ネットワーク(図示せ
ず)を経由して順次到達する音声符号化データ(音声パ
ケット)Frinを一時的に蓄積すると共に、蓄積され
た音声符号化データを音声復号器に対して送出するバッ
ファメモリ101と、このバッファメモリ101による
音声符号化データ(フレーム)Froutの送出を制御
するバッファ制御部102とを有する。
【0019】また、第1の実施形態に係る音声パケット
通信装置は、バッファメモリ101内部の音声符号化デ
ータ(フレーム)の蓄積量を逐次監視し、監視結果を蓄
積量情報DATAaccumとして出力するバッファ蓄
積量監視部103と、このバッファ蓄積量監視部103
から出力された蓄積量情報DATAaccumを逐次記
憶し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果ANA
accumを出力するバッファ蓄積量監視結果記憶・分
析部104とを有する。
【0020】さらに、第1の実施形態に係る音声パケッ
ト通信装置は、バッファ制御部102の動作内容を逐次
監視し、監視結果を動作情報DATAcntとして出力
するバッファ制御動作監視部105と、このバッファ制
御動作監視部105から出力された動作情報DATA
cntを逐次記憶し、記憶内容に基づく制御動作分析結
果ANAcntを出力するバッファ制御動作監視結果記
憶・分析部106とを有する。
【0021】さらにまた、第1の実施形態に係る音声パ
ケット通信装置は、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析
部104から出力された蓄積量分析結果ANA
accum及びバッファ制御動作監視結果記憶・分析部
106から出力された制御動作分析結果ANAcnt
用いてネットワークにおけるトラフィックを予測するト
ラフィック予測部107と、バッファメモリ101に到
達した音声符号化データが不要フレームであるか否かを
判定する不要フレーム判定器108とを有する。
【0022】図2は、第1の実施形態に係る音声パケッ
ト通信装置が適用されるVoIPネットワークの構成を
示すブロック図である。図2に示されるように、VoI
Pネットワークは、送信端末201、送信器202、受
信端末211、受信機212、及びIPネットワーク2
21を有する。IPネットワーク221は、例えば、イ
ンターネットであるが、LANやイントラネット等のイ
ンターネット以外のパケット通信網であってもよい。V
oIPネットワークにおいては、送話者の音声は送信端
末201で電気信号に変換され、送信器202により音
声パケットとしてIPネットワーク221へ送信され
る。受信器212はIPネットワーク221を経由して
到達した音声パケットを受信し、受信端末211が音声
に変換できる電気信号に変換し、音声を再生する。送信
端末201(又は受信端末211)は、例えば、一般公
衆網を利用する通常電話機の機能とIP網を利用するI
P電話機(インターネット電話機を含む)の機能とを併
せ持つ多機能電話機である。送信器202(又は受信器
212)は、例えば、VoIPゲートウェイである。ま
た、送信端末201及び送信器202(又は、受信端末
211及び受信器212)の機能を一つにまとめて、一
体型の送信装置(又は受信装置)としてもよい。また、
図2においては、送信側の構成及び受信側の構成を異な
る構成として示したが、通常は、送信側の装置と受信側
の装置はいずれも、送信機能と受信機能の両方を併せ持
つ通信装置である。送信機能と受信機能の両方を併せ持
つ通信装置としては、インターネット電話機がある。な
お、第1の実施形態に係る音声パケット通信装置は、図
2に示される受信器212に適用されるものである。
【0023】<1−2>第1の実施形態の動作 以下に、第1の実施形態に係る音声パケット通信装置の
動作(トラフィック予測方法)を説明する。
【0024】バッファメモリ101は、IPネットワー
クを経由して到着した音声符号化データFrinを蓄積
する。
【0025】バッファ制御部102は、バッファメモリ
101から音声復号器への音声符号化データFrout
の送出を制御する。一般に、音声復号器は、一定周期で
動作しており、動作の毎に一定長の音声符号化データを
復号して音声信号を生成する。このため、バッファ制御
部102は、一定周期で一定長の音声符号化データFr
outを音声復号器に投入するように、バッファメモリ
101を制御する。例えば、ITU(国際電気通信連合
会)G.711規格の場合には10msec毎に80b
yte、G.729A規格の場合には10msec毎に
10byte、G.723.1規格の場合には30ms
ec毎に20byte(或いは24byte)の音声符
号化データFroutが、音声復号器に投入される。バ
ッファ制御部102は、音声復号器に対する音声符号化
データFroutの投入タイミングに合わせて、バッフ
ァ制御信号CNTをバッファメモリ101に対して送出
する。バッファメモリ101は、バッファ制御信号CN
Tを受信すると、音声復号器に対して音声符号化データ
Froutを送出する。
【0026】また、バッファ制御部102は、音声復号
器に対するデータ投入時にバッファメモリ101が枯渇
している(音声符号化データが蓄積されていない)場合
には、音声復号器に対して無音フレームFrbadを投
入する。無音フレームFr adは、音声復号器による
再生結果が無音又は無音に近い低レベルの信号となる音
声符号化データからなるフレームである。音声復号器が
動作するためには音声符号化データが必要であるので、
バッファメモリ101の枯渇時に音声復号器による再生
結果が無音又は無音に近い低レベルの信号となる音声符
号化データ(無音フレーム)を作成し投入する。
【0027】さらに、バッファ制御部102は、バッフ
ァメモリ101内部の音声符号化データの蓄積量が多い
場合、バッファメモリ101内部の不要フレームFr
nonを削除する。不要フレームFrnonを削除する
か否かの判断は、予め設けられたしきい値(バッファメ
モリ101内部の許容蓄積量)と音声符号化データの蓄
積量とを比較した結果に基づいてなされる。音声符号化
データの実際の蓄積量がしきい値を超えた場合には、バ
ッファメモリ101から不要フレームFrnonを削除
する。このしきい値は、固定でもよいが可変にしておく
ことが望ましい。
【0028】ここで、不要フレームFrnonとは、再
生しても無音(又は非常に低いレベル)となる音声符号
化データのことである。不要フレームFrnonである
か否かの判定は、不要フレーム判定器108が実施す
る。不要フレーム判定器108は、音声符号化データF
inが到着すると音声として復号し、その電力を求
め、求められた電力が不要フレーム判定用の基準電力値
THDFrnon(例えば、−50[dBm0])より
低い場合に、到着した音声符号化データFrinが不要
フレームFrnonであると判定する。到着した音声符
号化データFrinが不要フレームFrnonである判
定された場合には、不要フレーム判定器108は、到着
した音声符号化データFrinに対して、不要フレ−ム
判定符号を付加する。
【0029】バッファ蓄積量監視部103は、バッファ
メモリ101内部の音声符号化データの蓄積量を逐次監
視し、蓄積量情報DATAaccumをバッファ蓄積量
監視結果記憶・分析部104へ逐次通知する。監視及び
通知をするタイミングは、バッファメモリ101から音
声復号器へのデータ投入時が好適である。
【0030】バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部10
4は、バッファ蓄積量監視部103からの蓄積量情報D
ATAaccumを一定時間(例えば、30秒間)にわ
たり記憶する。バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部1
04の記憶内容は、バッファ蓄積量監視部103から蓄
積量情報DATAaccumが通知される毎に、更新さ
れる。更新は、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部1
04に最新の蓄積量情報DATAaccumを投入する
際にバッファ蓄積量監視結果記憶・分析部104の記憶
容量を超える場合には、最も古い蓄積量情報を破棄し、
最新の蓄積量情報を投入することによって実行される。
また、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部104に記
憶された蓄積量情報DATAaccumが、所定の記憶
時間を超える場合には、当該蓄積量情報を破棄する。
【0031】バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部10
4は、記憶している蓄積量情報をもとに、バッファメモ
リ101内部のバッファ蓄積量の変動の度合いを分析
し、例えば、バッファ蓄積量の最大値、最小値、これら
の差分を求める。また、バッファ蓄積量を統計的に分析
して、バッファ蓄積量の平均値や分散値を求める。ま
た、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部104は、バ
ッファメモリ101への音声符号化データFrinの到
着のタイミングを監視し、分析することで、パケット到
着間隔を求める。バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部
104は、これらの分析結果をバッファ蓄積量分析結果
ANAaccumとして、トラフィック予測部107へ
通知する。なお、「バッファ蓄積量の最大値」とは、バ
ッファメモリ101が記憶している中で最大のバッファ
蓄積量であり、「最大バッファ蓄積量」ともいう。ま
た、「バッファ蓄積量の最小値」とは、バッファメモリ
101が記憶している中で最小のバッファ蓄積量であ
り、「最小バッファ蓄積量」ともいう。「バッファ蓄積
量の差分」とは、最大バッファ蓄積量と最小バッファ蓄
積量値との差分である。「バッファ蓄積量の平均値」と
は、バッファメモリ101が記憶しているバッファ蓄積
量の平均値である。「パケット到着間隔」は、統計的に
分析して得られた音声パケットの到着間隔の平均及び分
散で表示される。
【0032】バッファ制御動作監視部105は、無音フ
レームFrbadの挿入、不要フレームFrnonの削
除、不要フレームFrnonの削除動作のしきい値変更
等のバッファ制御動作を監視し、動作情報DATA
cntをバッファ制御動作監視結果記憶・分析部106
へ通知する。また、監視及び通知をするタイミングは、
音声復号器へのデータ投入時が好適である。
【0033】バッファ制御動作監視結果記憶・分析部1
06は、バッファ制御動作監視部105からの動作情報
DATAcntを一定時間(例えば、30秒間)にわた
り記憶する。バッファ制御動作監視結果記憶・分析部1
06の記憶内容は、バッファ制御動作監視部105から
動作情報DATAcntが通知される毎に、更新され
る。更新は、バッファ制御動作監視結果記憶・分析部1
06に最新の動作情報DATAcntを投入する際にバ
ッファ制御動作監視結果記憶・分析部106の記憶容量
を超える場合には、最も古い動作情報を破棄し、最新の
動作情報を投入することによって実行される。また、バ
ッファ制御動作監視結果記憶・分析部106に記憶され
た動作情報DATAcntが、所定の記憶時間を超える
場合には、当該動作情報を破棄する。
【0034】バッファ制御動作監視結果記憶・分析部1
06は、記憶情報をもとにバッファ制御動作の動作履歴
を分析する。例えば、挿入した無音フレームFrbad
のフレーム数や削除した不要フレームFrnonのフレ
ーム数を統計的に分析する。また、無音フレームFr
badの挿入動作の連続時間、不要フレームFrnon
の削除動作の連続時間を求める。さらに、しきい値(バ
ッファメモリ101内部の許容蓄積量)を変更する場合
には、しきい値の変更履歴を分析する。さらにまた、こ
れらの分析結果をバッファ制御動作分析結果ANA
cntとしてトラフィック予測部107へ通知する。
【0035】バッファ制御部102による無音フレーム
Frbadの挿入動作の分析結果は、無音フレーム挿入
頻度である。無音フレーム挿入頻度は、所定の記憶時間
の間に何フレームの無音フレームFrbadが挿入され
たか(即ち、「挿入無音フレーム数/全処理フレーム
数」)で表される。無音フレーム挿入頻度の値は、0〜
1の範囲内となる。
【0036】バッファ制御部102による不要フレーム
Frnonの削除動作の分析結果は、不要フレーム削除
頻度である。不要フレーム削除頻度は、所定の記憶時間
の間に何フレームの不要フレームFrnonが削除され
たか(即ち、「削除不要フレーム数/全処理フレーム
数」)で表される。不要フレーム削除頻度の値は、0〜
1の範囲内となる。
【0037】バッファ制御部102による無音フレーム
Frbadの挿入動作の連続回数は、何[msec]連
続して無音フレームFrbadの挿入動作が発生したか
で表す。バッファ制御部102による不要フレームFr
nonの削除動作の連続回数は、何[msec]連続し
て不要フレームFrnonの削除動作が発生したかで表
す。
【0038】トラフィック予測部107は、バッファ蓄
積量監視結果記憶・分析部104から通知されるバッフ
ァ蓄積量分析結果ANAaccum及びバッファ制御動
作監視結果記憶・分析部106から通知されるバッファ
制御動作分析結果ANAcn に基づいてIPネットワ
ークのトラフィックの状況を予測する。
【0039】トラフィック予測方法の一例を以下に説明
する。バッファ蓄積量分析結果ANAaccumから、
直近パケットの一つ前のパケットからの到着間隔を示す
ANAaccum−rtime(t)と、バッファ蓄積
量監視結果記憶・分析部104の記憶時間におけるパケ
ット到着間隔の平均値ANAaccum−aveti
me(t)を抽出する。さらに、バッファ制御動作分析
結果記憶・分析部106からのバッファ制御動作分析結
果ANAcntに基づいて不要フレームFrno の削
除頻度を示すANAcnt−del(t)と、無音フレ
ームFrbadの挿入頻度を示すANAcnt−ins
(t)を抽出する。トラフィック予測部107は、以下
の式(1)によりトラフィック予測結果ANAtraf
を算出する。
【0040】
【数5】
【0041】なお、式(1)において、ANA
cnt−del(t)及びANAcnt−i ns(t)
は、それぞれ0〜1の値をとる。また、a、b、cは任
意の正の定数であり、例えば、a=0.5、b=c=
0.25である。ただし、a、b、cの値は、前記値に
は限定されず、ネットワークの特性、音声パケット通信
装置に要求される性能、装置の利用者の要望等の各種要
因に応じて変更することができる。
【0042】IPネットワークのトラフィックの予測結
果ESTtrf(t)は、例えば、上記ANAtraf
であり、0以上の値を取り、値が0に近いほどトラフィ
ックが安定していることを示す。
【0043】<1−3>第1の実施形態の効果 以上説明した第1の実施形態に係る音声パケット通信装
置によれば、バッファメモリ101の音声符号化データ
の蓄積量の監視結果及びバッファ制御部102の動作の
監視結果を用いることにより、時々刻々と変化するIP
ネットワークのトラフィック状況をリアルタイムで予測
することができる。
【0044】<2>第2の実施形態 <2−1>第2の実施形態の構成 図3は、本発明の第2の実施形態に係る音声パケット通
信装置の構成(通話品質制御方法を実施するための構
成)を示すブロック図である。
【0045】第2の実施形態に係る音声パケット通信装
置は、第1の実施形態に係るトラフィック予測方法を実
施するための構成に加え、しきい値決定部301を有す
る。第2の実施形態におけるバッファ制御部102は、
不要フレームFrnonの削除動作を開始するしきい値
である削除動作開始しきい値311と、不要フレームF
nonの削除動作を停止するしきい値である削除動作
停止しきい値312とを有する。バッファメモリ101
内部の音声符号化データの蓄積量が削除動作開始しきい
値311を超えたときには、不要フレーム判定器108
により不要フレーム判定符号を付加された不要フレーム
Frnonの削除動作を開始する。バッファメモリ10
1内部の音声符号化データの蓄積量が削除動作停止しき
い値312より小さくなったときには、不要フレーム判
定器108により不要フレーム判定符号を付加された不
要フレームFrnonの削除動作を停止する。
【0046】バッファ制御部102は、削除動作開始し
きい値311及び削除動作停止しきい値312を更新す
る。しきい値決定部301は、バッファ蓄積量監視結果
記憶・分析部104、バッファ制御動作監視結果記憶・
分析部106、及びトラフィック予測部107から、そ
れぞれ分析結果の通知を受け、削除動作開始しきい値3
11及び削除動作停止しきい値312の更新値を求め、
バッファ制御部102へ通知する。
【0047】<2−2>第2の実施形態の動作 以下に、第2の実施形態に係る音声パケット通信装置の
動作(通話品質制御方法)を説明する。
【0048】トラフィック予測部107によるトラフィ
ック予測動作は、上記第1の実施形態の動作と同様であ
る。
【0049】バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部10
4は、バッファ蓄積量分析結果ANAaccumをしき
い値決定部301へ通知する。バッファ制御動作監視結
果記憶・分析部106は、バッファ制御動作分析結果A
NAcntをしきい値決定部301へ通知する。トラフ
ィック予測部107は、トラフィック予測結果ANA
traf(t)をしきい値決定部301へ通知する。
【0050】図4は、しきい値決定部301による不要
フレームFrnonの削除動作開始しきい値311の決
定動作を説明するための図である。図4において、横軸
は時刻を示し、縦軸はバッファメモリ101の音声符号
化データの蓄積量を示す。しきい値決定部301は、バ
ッファ蓄積量分析結果ANAaccumに基づいてパケ
ット到着時におけるバッファメモリ101の音声符号化
データの蓄積量の包絡線を求める。この包絡線は、バッ
ファメモリ101の音声符号化データの蓄積量を時間軸
−蓄積量座標系に描いた場合におけるバッファメモリ1
01に音声パケットが到着した直後の点を繋ぐ上側包絡
線と、バッファメモリ101の音声符号化データの蓄積
量を時間軸−蓄積量座標系に描いた場合におけるバッフ
ァメモリ101に音声パケットが到着する直前の点を繋
ぐ下側包絡線である。しきい値決定部301は、算出さ
れた上側包絡線に基づいて不要フレームFrnonの削
除動作開始しきい値311を更新する。さらに、不要フ
レームFrnonの削除動作開始しきい値311の更新
値をバッファ制御部102へ通知する。
【0051】以下に、削除動作開始しきい値311及び
削除動作停止しきい値312の決定方法の一例を説明す
る。しきい値決定部301は、バッファ蓄積量分析結果
ANAaccumから最小バッファ蓄積量ANA
accum−min(t)を抽出し、バッファ制御動作
分析結果ANAcntからフレーム削除頻度ANA
cnt− del(t)を抽出し、使用する。さらに、し
きい値決定部301は、トラフィック予測結果ANA
traf(t)を使用する。
【0052】しきい値決定部301は、削除動作開始し
きい値311を、例えば、次式(2)により決定する。 THDstart(t)=ENV(t)×(1+α(t)) …(2) 式(2)において、THDstart(t)は、ある時
刻tにおける削除動作開始しきい値311であり、EN
V(t)は、時刻tにおいて包絡線が示す値である。ま
た、α(t)はフレーム削除頻度ANAcnt−del
及びトラフィック予測結果ANAtrafに基づいて決
定される正の値であり、求め方は後述する。
【0053】トラフィック予測部107から出力される
トラフィック予測結果ANAtra が、トラフィック
が安定している(音声パケットの到着間隔がほぼ一定で
ある)ことを示している場合には、突発的な通話遅延が
生じないように不要フレームFrnonの削除動作を開
始させるために、α(t)を小さくする方が望ましい。
一方、トラフィック予測結果ANAtrafが、トラフ
ィックが輻輳している(音声パケットの到着間隔のばら
つきが大きい)ことを示している場合には、バッファメ
モリ101の枯渇を防ぐために、ある程度の通話遅延を
許容して、α(t)を大きくする方が望ましい。
【0054】また、不要フレームFrnonの削除頻度
ANAcnt−delが、不要フレームFrnonの削
除動作が頻繁に発生していることを示している場合に
は、不要フレームFrnon削除に起因する音質劣化を
防ぐために、α(t)は大きくする方が望ましい。
【0055】以上の点を考慮すれば、α(t)を、例え
ば、次式(3)のように決定することができる。 α(t)=T+β・ANAtraf(t)+γ・ANAcnt−del(t) …(3) 式(3)において、ANAtrafは、トラフィック予
測結果であり、0以上の値をとり、値が0に近いほどト
ラフィックが安定している。また、ANAcn
t−del(t)は、蓄積量分析結果から抽出したフレ
ーム削除動作の発生頻度を表し、0〜1の値をとり、値
が大きいほど、削除動作が頻繁に発生していることを表
している。T、β、及びγは任意の正の定数である。例
えば、T=0.1、β=1、γ=1とすることができ
る。ただし、T、β、及びγの値は、前記値には限定さ
れず、ネットワークの特性、音声パケット通信装置に要
求される性能、装置の利用者の要望等の各種要因に応じ
て変更することができる。
【0056】また、しきい値決定部301は、算出され
た下側包絡線を基に、削除動作停止しきい値312を更
新し、更新値をバッファ制御部102へ通知する。
【0057】削除動作停止しきい値312が大き過ぎる
と予測される場合(即ち、メモリバッファ101内部の
蓄積量が常にオフセットを持つ場合)、最小バッファ蓄
積量ANAaccum−minを下回らない範囲、即
ち、バッファメモリ101が枯渇しないと予測される範
囲内で、削除動作停止しきい値312を小さい値に更新
する。
【0058】削除動作停止しきい値312を小さくした
場合、小さくした分だけ、バッファメモリ101内部の
不要フレームFrnonを削除する。これと同時に、削
除動作開始しきい値311も同じ分だけ小さくする。
【0059】<2−3>第2の実施形態の効果 以上説明した第2の実施形態に係る音声パケット通信装
置によれば、しきい値決定部301が、トラフィックの
予測結果ANAtraf、バッファメモリ101内部の
蓄積量の分析結果ANAaccum、及びバッファ制御
動作の分析結果ANAcntに基づいて、削除動作開始
しきい値311及び削除動作停止しきい値312を制御
するので、トラフィックの状態に応じて最適な制御がで
きる。
【0060】また、上側包絡線を算出し、その算出結果
に応じて、削除動作開始しきい値311を設定するの
で、削除動作開始しきい値311が小さく設定されるこ
とによる不必要な削除動作を抑制でき、音質を必要以上
に劣化させることが無くなる。
【0061】さらに、突発的な大きな遅延に対して、上
側包絡線を基準にして削除動作開始しきい値311を設
定するため、当該しきい値が不要に大きく設定されるこ
とを防止でき、不必要な蓄積量の増加を抑制でき、通話
遅延を短縮できる。
【0062】さらにまた、下側包絡線を算出し、その算
出結果に応じて、削除動作停止しきい値を設定するの
で、削除動作停止しきい値312が必要以上に大きく設
定されることによるバッファメモリ101内部の必要以
上のフレーム蓄積量の増加を防止でき、固定遅延(常時
存在する通話遅延)を短縮できる。
【0063】また、削除動作停止しきい値312を小さ
く変更すると同時に、バッファメモリ101内部の不要
フレームFrnonを削除するため、バッファメモリ1
01内部の固定遅延を速やかに短縮できる。
【0064】<3>第3の実施形態 <3−1>第3の実施形態の構成 図5は、本発明の第3の実施形態に係る音声パケット通
信装置の構成(通話品質制御方法を実施するための構
成)を示すブロック図である。
【0065】第3の実施形態に係る音声パケット通信装
置においては、不要フレームFr onの削除動作を継
続するとバッファメモリ101が枯渇する可能性がある
場合に、不要フレームFrnonの削除動作停止しきい
値312を変更して(即ち、高くして)、不要フレーム
Frnonの削除動作を停止し、バッファメモリ101
の枯渇を防止している。第3の実施形態に係る音声パケ
ット通信装置における通話品質制御方法は、第2の実施
形態に係る音声パケット通信装置に適用してもよいが、
トラフィック予測部107及びバッファ蓄積量監視結果
記憶・分析部104を有する他の装置に適用することも
できる。
【0066】第3の実施形態に係る音声パケット通信装
置は、バッファメモリ101に次の音声パケットが投入
されるタイミングを予測するパケット到着時刻予測部5
01と、不要フレームFrnonの削除動作を停止しな
い場合におけるバッファメモリ101が枯渇するまでの
バッファメモリ101内部のフレーム残量の推移を予測
する蓄積量推移予測部502と、不要フレームFr
nonの削除動作を停止した場合におけるフレーム残量
の推移を予測する削除停止後蓄積量推移予測部503
と、不要フレームFrnonの削除動作停止しきい値3
12を決定する削除動作停止しきい値決定部504とを
有する。また、第3の実施形態に係る音声パケット通信
装置は、第2の実施形態に係る音声パケット通信装置に
おけるバッファメモリ101、バッファ制御部102、
バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部104、トラフィ
ック予測部107、及び削除動作停止しきい値312と
連動して動作するものとして説明するが、第3の実施形
態における通話品質の制御は、第2の実施形態とは異な
る構成にも適用できる。
【0067】<3−2>第3の実施形態の動作 パケット到着時刻予測部501は、バッファ蓄積量監視
結果記憶・分析部104からのバッファ蓄積量分析結果
ANAaccum及びトラフィック予測部107からの
トラフィック予測結果ANAtrafに基づいて、次の
音声パケットが到着する時刻ESTtimeを予測し、
削除動作停止しきい値決定部504へ通知する。
【0068】図6(a)及び(b)は、第3の実施形態
に係る音声パケット通信装置における削除動作停止しき
い値311の更新動作を説明するための図である。図6
(a)及び(b)において、傾斜の急な太い実線は、削
除動作を停止する前のバッファ蓄積量の予測推移を示
し、傾斜の緩やかな太い破線は、削除動作を停止した後
のバッファ蓄積量の予測推移を示す。
【0069】第3の実施形態においては、パケット到着
時刻ESTtimeを、次式(4)のように予測する。 ESTtime =ANAaccum−avetime×(1+α×ANAtraf) …(4 ) 式(4)において、ANAaccum−avetime
は、バッファ蓄積量分析結果ANAaccumから抽出
したパケット到着間隔の平均値である。また、ANA
trafは、トラフィック予測部107によるトラフィ
ック予測結果であり、0以上の値をとり、0に近いほど
トラフィックが安定していることを示す。α は任意の
正の定数であり、例えば、α=1とすることができ
る。ただし、α は1には限定されず、ネットワークの
特性、音声パケット通信装置に要求される性能、装置の
利用者の要望等の各種要因に応じて変更することができ
る。
【0070】蓄積量推移予測部502は、バッファ蓄積
量監視結果記憶・分析部104からのバッファ蓄積量分
析結果ANAaccumを受け取り、バッファメモリ1
01が枯渇するまでの蓄積量の推移を予測し、蓄積量推
移予測結果ACCUM(t)を削除動作停止しきい値決
定部504へ通知する。
【0071】図6(a)に示されるように、蓄積量推移
予測部502は、蓄積量の推移(t秒後の蓄積量ACC
UM(t))を、次式(5)のように予測する。 t≦tthdのときには、 ACCUM(t)=n−mt t>tthdのときには、 ACCUM(t)=THDstop−a(t−tthd) …式(5) ここで、tthdは、削除動作が停止すると予測される
時刻であり、tthd=(n−THDstop)/mで
ある。また、式(5)において、a、n、mはともに
バッファ蓄積量分析結果ANAaccumから抽出する
値である。nは、現在のバッファ蓄積量を示す。mは、
バッファ蓄積量の単位時間当たりの減少量を示す。a
は、削除動作停止時におけるバッファ蓄積量の単位時間
あたりの減少量である。削除動作が停止している場合、
m=aとなる。また、THDst opは、削除動作停
止しきい値311である。
【0072】削除停止後蓄積量推移予測部503は、バ
ッファ蓄積量監視結果記憶・分析部104からのバッフ
ァ蓄積量分析結果ANAaccumを受け取り、現時刻
に削除動作を停止した場合の蓄積量の推移を予測する。
削除停止後蓄積量推移予測部503は、予測結果を、停
止後蓄積量推移予測結果ACCUMstop(t)とし
て、削除動作停止しきい値決定部504へ通知する。
【0073】図6(b)に示されるように、削除停止後
蓄積量推移予測部503は、不要バッファFrnon
削除動作停止後の蓄積量の推移(t秒後の蓄積量ACC
UM stop(t))を、次式(6)のように予測す
る。
【0074】
【数6】
【0075】削除動作停止しきい値決定部504は、通
知された情報を基に、次の音声パケットの到着予測時刻
ESTtimeにおけるバッファメモリ101内部のフ
レーム蓄積量を予測する。この際、不要フレームFr
nonの削除動作を続けた場合に、バッファメモリ10
1が枯渇するおそれがあれば、削除動作を停止する。フ
レーム蓄積量は、式(5)及び式(6)を用いて、AC
CUM(ESTtime)を求めることで予測する。A
CCUM(ESTtime)<0となる場合には、バッ
ファメモリ101が枯渇することになる。バッファメモ
リ101が枯渇する可能性がある場合には、枯渇を防ぐ
ために、図6(b)において実線で示される次式(7)
を満たす時刻tの範囲内で削除動作を停止する必要があ
る。
【0076】
【数7】
【0077】上記式(7)から、バッファメモリ101
を枯渇させないようにするためには、不要フレームFr
nonの削除動作停止しきい値を変更させる通知をする
時刻t(削除停止時刻t)を、次式(8)を満たす時刻
とする必要がある。
【0078】
【数8】
【0079】削除動作停止しきい値決定部504は、上
記式(8)を満たす時刻t内にバッファ制御部102
に、しきい値更新を通知する。通知を受けたバッファ制
御部102は、削除動作停止しきい値312を更新し、
バッファ蓄積量が当該削除動作停止しきい値312を下
回ると、不要フレームFrnonの削除動作を停止す
る。
【0080】<3−3>第3の実施形態の効果 以上に説明した第3の実施形態に係る音声パケット通信
装置(通話品質制御方法)によれば、次のパケットの到
着時刻を予測し、バッファ蓄積量の推移を予測すること
で、バッファメモリ101が枯渇する可能性がある場合
に、削除動作停止しきい値312を更新することで、バ
ッファメモリ101が枯渇することを防ぐことができ
る。
【0081】なお、上記予測はリアルタイムで実施され
るものであり、ネットワークのトラフィック状況に応じ
て削除動作停止しきい値312を更新(遅延が小さいと
きは小さい蓄積量で、遅延が大きいときは大きい蓄積量
で削除動作を停止させるように更新)することで、バッ
ファメモリ101が枯渇することを防ぎつつ、バッファ
メモリ101内部に不必要な固定遅延が発生することを
防ぐことができる。
【0082】<4>第4の実施形態 <4−1>第4の実施形態の構成 図7は、本発明の第4の実施形態に係る音声パケット通
信装置の構成(通話品質制御方法を実施するための構
成)を示すブロック図である。
【0083】第4の実施形態は、不要フレームFr
nonの削除動作を継続するとバッファメモリ101が
枯渇する可能性がある場合に、不要フレームFrnon
の削除動作を速やかに停止し、バッファメモリ101の
枯渇を防止する。第4の実施形態に係る音声パケット通
信装置は、第2の実施形態に係る音声パケット通信装置
における不要フレームFrnonの削除動作停止方法と
して使用してもよい。第4の実施形態に係る音声パケッ
ト通信装置は、第3の実施形態に係る音声パケット通信
装置の構成において、蓄積量推移予測部502と削除動
作停止しきい値312を取り除き、さらに削除動作停止
しきい値決定部504を削除動作停止信号発生部701
に置き換えたものである。
【0084】<4−2>第4の実施形態の動作 パケット到着時刻予測部501は、第3の実施形態のも
のと同様に動作し、次の音声パケットが到着する時刻、
即ち、パケット到着時刻ESTtime(t)を予測
し、削除動作停止信号発生部701へ通知する。
【0085】時刻tにおけるバッファ蓄積量をn
(t)、削除動作停止時における蓄積量の単位時間あた
りの減少量をaとすると、パケット到着時刻EST
time(t)にバッファメモリ101が枯渇しないこ
とを保証するには、次式(9)を満たす必要がある。 n(t)>a・ESTtime(t) …(9)
【0086】これより、削除動作停止信号発生部701
は、次式(10)に基づき、削除動作を停止するか否か
を決定する。 n(t)>a・ESTtime(t)のときには、 CNTstop(t)=0 n(t)≦a・ESTtime(t)のときには、 CNTstop(t)=1 …(10) 式(10)において、CNTstop(t)は、削除動
作停止判定用のパラメータである。削除動作停止信号発
生部701は、CNTstop(t)=1となった時点
で、バッファ制御部102に対して、削除動作停止信号
を通知する。バッファ制御部102は、削除動作停止信
号を受けると、速やかに削除動作を停止する。
【0087】<4−3>第4の実施形態の効果 以上説明した第4の実施形態に係る音声パケット通信装
置(通話品質制御方法)によれば、次のパケットの到着
時刻を予測し、バッファ蓄積量の推移を予測すること
で、バッファメモリ101が枯渇する可能性がある場合
に、削除動作を停止することで、削除動作を停止するた
めに必要であった、削除動作停止しきい値301を取り
除くことができる。
【0088】また、予測は、リアルタイムで実施するも
のであり、ネットワークの状況に応じて削除動作を停止
(遅延が小さいときは小さい蓄積量で、遅延が大きいと
きは大きい蓄積量で停止)することで、バッファメモリ
101の枯渇を防ぎつつ、バッファメモリ101内部に
不必要な固定遅延が発生することを防ぐことができる。
【0089】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び2の
音声パケット通信装置、請求項14のトラフィック予測
方法、又は請求項15の通話品質最適制御方法によれ
ば、バッファメモリの音声符号化データの蓄積量の監視
結果及びバッファ制御部の動作の監視結果を用いること
により、時々刻々と変化するネットワークのトラフィッ
ク状況をリアルタイムで予測することができる。
【0090】また、請求項3から13までの音声パケッ
ト通信装置、又は請求項16から26までの通話品質最
適制御方法によれば、しきい値決定部が、トラフィック
の予測結果、バッファメモリ内部の蓄積量の分析結果、
及びバッファ制御動作の分析結果に基づいて、削除動作
開始しきい値及び削除動作停止しきい値を制御するの
で、トラフィックの状態に応じて通話品質を最適に制御
できる。
【0091】また、請求項7及び8の音声パケット通信
装置、又は請求項20及び21の通話品質最適制御方法
によれば、上側包絡線を算出し、その算出結果に応じ
て、削除動作開始しきい値を設定するので、削除動作開
始しきい値が小さく設定されることによる不必要な削除
動作を抑制でき、音質を必要以上に劣化させることを無
くすることができる。さらに、突発的な大きな伝送遅延
があったとしても、上側包絡線を基準にして削除動作開
始しきい値を設定するので、削除動作開始しきい値が不
要に大きく設定されることを防止でき、不必要な蓄積量
の増加に起因する通話遅延を短縮できる。
【0092】さらにまた、請求項9の音声パケット通信
装置、又は請求項22の通話品質最適制御方法によれ
ば、下側包絡線を算出し、その算出結果に応じて、削除
動作停止しきい値を設定するので、削除動作停止しきい
値が必要以上に大きく設定されることによるバッファメ
モリ内部の必要以上のフレーム蓄積量の増加を防止で
き、固定遅延を短縮できる。
【0093】また、請求項10及び11の音声パケット
通信装置、又は請求項23及び24の通話品質最適制御
方法によれば、削除動作停止しきい値を小さく変更して
直ぐに、バッファメモリ内部の不要フレームを削除する
ため、バッファメモリ内部の固定遅延を速やかに短縮で
きる。
【0094】さらに、請求項12及び13の音声パケッ
ト通信装置、又は請求項25及び26の通話品質最適制
御方法によれば、次のパケットの到着時刻を予測し、バ
ッファ蓄積量の推移を予測することで、バッファメモリ
が枯渇する可能性がある場合に、削除動作を停止するこ
とで、削除動作を停止するために必要であった、削除動
作停止しきい値を取り除くことができる。また、予測
は、リアルタイムで実施するものであり、ネットワーク
の状況に応じて削除動作を停止(遅延が小さいときは小
さい蓄積量で、遅延が大きいときは大きい蓄積量で停
止)することで、バッファメモリの枯渇を防ぎつつ、バ
ッファメモリ内部に不必要な固定遅延が発生することを
防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る音声パケット
通信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 第1から第3までの実施形態に係る音声パケ
ット通信装置が適用されるVoIPネットワークの構成
を示すブロック図である。
【図3】 本発明の第2の実施形態に係る音声パケット
通信装置の構成を示すブロック図である。
【図4】 第2の実施形態に係る音声パケット通信装置
における不要フレームの削除動作開始しきい値の更新動
作を説明するための図である。
【図5】 本発明の第3の実施形態に係る音声パケット
通信装置の構成を示すブロック図である。
【図6】 (a)及び(b)は、第3の実施形態に係る
音声パケット通信装置における削除動作停止しきい値の
更新動作を説明するための図である。
【図7】 本発明の第4の実施形態に係る音声パケット
通信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 バッファメモリ 102 バッファ制御部 103 バッファ蓄積量監視部 104 バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部 105 バッファ制御動作監視部 106 バッファ制御動作監視結果記憶・分析部 107 トラフィック予測部 108 不要フレーム判定器 301 しきい値決定部 311 削除動作開始しきい値 312 削除動作停止しきい値 501 パケット到着時刻予測部 502 蓄積量推移予測部 503 削除停止後蓄積量推移予測部 504 削除動作停止しきい値決定部 701 削除動作停止信号発生部 Frin バッファメモリに到着する音声符号化データ
(音声パケット) Frout バッファメモリが送出する音声符号化デー
タ(フレーム) Frnon 不要フレーム Frbad 無音フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 篤史 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 Fターム(参考) 5K030 GA13 HA08 HB01 JA02 JT01 KA03 KA19 LC02 LC09 LC18 MA13 MB09 MC08

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ネットワークを経由して音声パケットと
    して順次到着する音声符号化データを一時的に蓄積する
    と共に、蓄積された音声符号化データを音声復号器に対
    して送出するバッファメモリと、 前記バッファメモリによる音声符号化データの送出を制
    御するバッファ制御部とを有する音声パケット通信装置
    において、 前記バッファメモリ内部の音声符号化データの蓄積量を
    逐次監視し、監視結果を蓄積量情報として出力するバッ
    ファ蓄積量監視部と、 前記バッファ蓄積量監視部から出力された蓄積量情報を
    逐次記憶し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出力す
    るバッファ蓄積量監視結果記憶・分析部と、 前記バッファ制御部の動作内容を逐次監視し、監視結果
    を動作情報として出力するバッファ制御動作監視部と、 前記バッファ制御動作監視部から出力された動作情報を
    逐次記憶し、記憶内容に基づく制御動作分析結果を出力
    するバッファ制御動作監視結果記憶・分析部と、 前記蓄積量分析結果及び前記制御動作分析結果を用いて
    前記ネットワークにおけるトラフィックを予測するトラ
    フィック予測部とを有することを特徴とする音声パケッ
    ト通信装置。
  2. 【請求項2】 前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検出
    部は、蓄積量情報を記憶してから第1の時間が経過する
    と当該蓄積量情報を破棄し、 前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検出部は、その記憶
    容量を越える蓄積量情報が投入されたときに、この投入
    された最新の蓄積量情報を記憶し、最も古い蓄積量情報
    を破棄し、 前記バッファ制御動作監視結果記憶・検出部は、動作情
    報を記憶してから第2の時間が経過すると当該動作情報
    を破棄し、 前記バッファ制御動作監視結果記憶・検出部は、その記
    憶容量を越える動作情報が投入されたときに、この投入
    された最新の動作情報を記憶し、最も古い動作情報を破
    棄することを特徴とする請求項1に記載の音声パケット
    通信装置。
  3. 【請求項3】 前記バッファメモリに到着する音声符号
    化データの電力が所定の基準電力値より低い場合には、
    当該音声符号化データを不要フレームと判定する不要フ
    レーム判定器を有し、 前記バッファ制御部は、前記バッファメモリ内部の音声
    符号化データの蓄積量が削除動作開始しきい値を超えた
    場合に前記不要フレームを削除し、 前記トラフィック予測部がトラフィックの予測に用いる
    前記制御動作分析結果には、前記バッファ制御部による
    不要フレームの削除頻度が含まれることを特徴とする請
    求項1又は2のいずれかに記載の音声パケット通信装
    置。
  4. 【請求項4】 前記バッファメモリから音声復号器に対
    して音声符号化データを送出するタイミングにおいて、
    前記バッファメモリに音声符号化データが蓄積されてい
    ないときには、前記バッファ制御部が音声復号器に対し
    て無音フレームを送出し、 前記トラフィック予測部がトラフィックの予測に用いる
    前記制御動作分析結果には、前記バッファ制御部による
    無音フレームの送出頻度が含まれることを特徴とする請
    求項1から3までのいずれかに記載の音声パケット通信
    装置。
  5. 【請求項5】 前記トラフィック予測部は、前記蓄積量
    分析結果から求めた音声パケットの到着間隔の平均値及
    び直近に到着した音声パケットとその一つ前の音声パケ
    ットとの到着間隔を用いてトラフィックを予測すること
    を特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の音
    声パケット通信装置。
  6. 【請求項6】 前記バッファメモリに到着する音声符号
    化データの電力が所定の基準電力値より低い場合には、
    当該音声符号化データを不要フレームと判定する不要フ
    レーム判定器を有し、 前記バッファ制御部は、前記バッファメモリ内部の音声
    符号化データの蓄積量が削除動作開始しきい値を超えた
    場合に前記不要フレームを削除し、 前記バッファメモリから音声復号器に対して音声符号化
    データを送出するタイミングにおいて、前記バッファメ
    モリに音声符号化データが蓄積されていないときには、
    前記バッファ制御部が音声復号器に対して無音フレーム
    を送出し、 前記トラフィック予測部は、前記蓄積量分析結果から音
    声パケットの到着間隔の平均値及び直近に到着した音声
    パケットとその一つ前の音声パケットとの到着間隔を求
    め、 時刻をtとし、 前記バッファ制御部による不要フレームの削除頻度をA
    NAcnt−del(t)とし、 無音フレームの送出頻度をANAcnt−ins(t)
    とし、 音声パケットの到着間隔の平均値をANA
    accum−avetime(t)とし、 直近に到着した音声パケットとその一つ前の音声パケッ
    トとの到着間隔をANAaccum−rtime(t)
    とし、 a、b、cのそれぞれを正の定数としたときに、 0に近いほどトラフィックが安定であることを示す0以
    上の指標であるトラフィック予測値ANA
    traf(t)を次式 【数1】 により求めることを特徴とする請求項1又は2のいずれ
    かに記載の音声パケット通信装置。
  7. 【請求項7】 前記不要フレームの削除動作開始しきい
    値を決定するしきい値決定部を有し、 前記しきい値決定部が、前記バッファメモリの音声符号
    化データの蓄積量を時間軸−蓄積量座標系に描いた場合
    における前記バッファメモリに音声パケットが到着した
    直後の点を繋ぐ上側包絡線と、前記トラフィック予測部
    によるトラフィックの予測結果と、前記バッファ制御手
    段による不要フレーム削除頻度とに基づいて前記不要フ
    レームの削除動作開始しきい値を決定することを特徴と
    する請求項3から6までのいずれかに記載の音声パケッ
    ト通信装置。
  8. 【請求項8】 前記不要フレームの削除動作開始しきい
    値を決定するしきい値決定部を有し、 前記削除動作開始しきい値決定部が、 前記バッファメモリの音声符号化データの蓄積量を時間
    軸−蓄積量座標系に描いた場合における前記バッファメ
    モリに音声パケットが到着した直後の点を繋ぐ上側包絡
    線をENV(t)とし、 T、β、γを正の定数としたときに、 前記不要フレームの削除動作開始しきい値THD
    start(t)を次式 THDstart(t)=ENV(t)(1+α
    (t)) α(t)=T+β・ANAtraf(t)+γ・ANA
    cnt−del(t) により求めることを特徴とする請求項6に記載の音声パ
    ケット通信装置。
  9. 【請求項9】 前記バッファ制御部は、前記バッファメ
    モリ内部の音声符号化データの蓄積量が削除動作停止し
    きい値より低くなった場合に前記不要フレームの削除動
    作を停止し、 前記しきい値決定部が、前記バッファメモリの音声符号
    化データの蓄積量を時間軸−蓄積量座標系に描いた場合
    における前記バッファメモリに音声パケットが到着する
    直前の点を繋ぐ下側包絡線に基づいて前記不要フレーム
    の削除動作停止しきい値を決定することを特徴とする請
    求項6から8までのいずれかに記載の音声パケット通信
    装置。
  10. 【請求項10】 音声パケットの到着間隔の平均値及び
    トラフィックの予測結果に基づいて次に到着する音声パ
    ケットの到着時刻を予測するパケット到着時刻予測部
    と、 不要フレームの削除動作を停止する前の前記バッファメ
    モリの音声符号化データの蓄積量の推移を予測する蓄積
    量推移予測部と、 不要フレームの削除動作を停止した後の前記バッファメ
    モリの音声符号化データの蓄積量の推移を予測する削除
    停止後蓄積量推移予測部と、 前記パケット到着時刻予測部により予測された音声パケ
    ットの到着時刻、前記蓄積量推移予測部により予測され
    た前記バッファメモリの音声符号化データの蓄積量の推
    移、及び前記蓄積量推移予測部により予測された前記バ
    ッファメモリの音声符号化データの蓄積量の推移に基づ
    いて、不要フレームの削除動作の停止しきい値を決定す
    る削除動作停止しきい値決定部とを有することを特徴と
    する請求項3から9までのいずれかに記載の音声パケッ
    ト通信装置。
  11. 【請求項11】 前記削除動作停止しきい値をTHD
    stop(t)とし、 音声パケットの到着間隔の平均値及びトラフィックの予
    測結果とに基づいて予測された次に到着する音声パケッ
    トの予測到着時刻をESTtimeとしたときに、 前記削除動作停止しきい値決定部が、前記バッファ制御
    部に、しきい値を次式を満たす時刻t内に通知する 【数2】 ことを特徴とする請求項10に記載の音声パケット通信
    装置。
  12. 【請求項12】 音声パケットの到着間隔の平均値及び
    トラフィックの予測結果に基づいて次に到着する音声パ
    ケットの到着時刻を予測するパケット到着時刻予測部
    と、 不要フレームの削除動作を停止した後の前記バッファメ
    モリの音声符号化データの蓄積量の推移を予測する削除
    停止後蓄積量推移予測部と、 前記パケット到着時刻予測部により予測された音声パケ
    ットの到着時刻及び前記蓄積量推移予測部により予測さ
    れた前記バッファメモリの音声符号化データの蓄積量の
    推移に基づいて、不要フレームの削除動作の停止信号を
    前記バッファ制御部に通知する削除動作信号発生部とを
    有することを特徴とする請求項3から9までのいずれか
    に記載の音声パケット通信装置。
  13. 【請求項13】 パケット到着予測時刻をEST
    time(t)とし、 現在のバッファ蓄積量をn(t)とし、 蓄積量の単位時間あたりの減少量をaとしたときに、 前記削除動作信号発生部は、n(t)≦a・EST
    timeが成立すれば、不要フレームの削除動作を停止
    させる信号を発生することを特徴とする請求項12に記
    載の音声パケット通信装置。
  14. 【請求項14】 ネットワークを経由して音声パケット
    として順次到着する音声符号化データを一時的に蓄積す
    ると共に、蓄積された音声符号化データを音声復号器に
    対して送出するバッファメモリと、前記バッファメモリ
    による音声符号化データの送出を制御するバッファ制御
    部とを有する音声パケット通信装置を用いたトラフィッ
    ク予測方法であって、 バッファ蓄積量監視部により、前記バッファメモリ内部
    の音声符号化データの蓄積量を逐次監視し、監視結果を
    蓄積量情報として出力し、 前記バッファ蓄積量監視部から出力された蓄積量情報
    を、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部に逐次記憶
    し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出力し、 バッファ制御動作監視部により、前記バッファ制御部の
    動作内容を逐次監視し、監視結果を動作情報として出力
    し、 前記バッファ制御動作監視部から出力された動作情報を
    バッファ制御動作監視結果記憶・分析部に逐次記憶し、
    記憶内容に基づく制御動作分析結果を出力し、 トラフィック予測部により前記蓄積量分析結果及び前記
    制御動作分析結果を用いて前記ネットワークにおけるト
    ラフィックを予測することを特徴とするトラフィック予
    測方法。
  15. 【請求項15】 ネットワークを経由して音声パケット
    として順次到着する音声符号化データを一時的に蓄積す
    ると共に、蓄積された音声符号化データを音声復号器に
    対して送出するバッファメモリと、前記バッファメモリ
    による音声符号化データの送出を制御するバッファ制御
    部とを有する音声パケット通信装置における通話品質最
    適制御方法であって、 バッファ蓄積量監視部により、前記バッファメモリ内部
    の音声符号化データの蓄積量を逐次監視し、監視結果を
    蓄積量情報として出力し、 前記バッファ蓄積量監視部から出力された蓄積量情報
    を、バッファ蓄積量監視結果記憶・分析部に逐次記憶
    し、記憶内容に基づく蓄積量分析結果を出力し、 バッファ制御動作監視部により、前記バッファ制御部の
    動作内容を逐次監視し、監視結果を動作情報として出力
    し、 前記バッファ制御動作監視部から出力された動作情報を
    バッファ制御動作監視結果記憶・分析部に逐次記憶し、
    記憶内容に基づく制御動作分析結果を出力し、 トラフィック予測部により前記蓄積量分析結果及び前記
    制御動作分析結果を用いて前記ネットワークにおけるト
    ラフィックを予測し、 前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検出部は、蓄積量情
    報を記憶してから第1の時間が経過すると当該蓄積量情
    報を破棄し、 前記バッファ蓄積量監視結果記憶・検出部は、その記憶
    容量を越える蓄積量情報が投入されたときに、この投入
    された最新の蓄積量情報を記憶し、最も古い蓄積量情報
    を破棄し、 前記バッファ制御動作監視結果記憶・検出部は、動作情
    報を記憶してから第2の時間が経過すると当該動作情報
    を破棄し、 前記バッファ制御動作監視結果記憶・検出部は、その記
    憶容量を越える動作情報が投入されたときに、この投入
    された最新の動作情報を記憶し、最も古い動作情報を破
    棄することを特徴とする音声パケット通信装置における
    通話品質最適制御方法。
  16. 【請求項16】 不要フレーム判定器により、前記バッ
    ファメモリに到着する音声符号化データの電力が所定の
    基準電力値より低い場合には、当該音声符号化データを
    不要フレームと判定し、 前記バッファ制御部は、前記バッファメモリ内部の音声
    符号化データの蓄積量が削除動作開始しきい値を超えた
    場合に前記不要フレームを削除し、 前記トラフィック予測部がトラフィックの予測に用いる
    前記制御動作分析結果には、前記バッファ制御部による
    不要フレームの削除頻度が含まれることを特徴とする請
    求項15に記載の音声パケット通信装置における通話品
    質最適制御方法。
  17. 【請求項17】 前記バッファメモリから音声復号器に
    対して音声符号化データを送出するタイミングにおい
    て、前記バッファメモリに音声符号化データが蓄積され
    ていないときには、前記バッファ制御部が音声復号器に
    対して無音フレームを送出し、 前記トラフィック予測部がトラフィックの予測に用いる
    前記制御動作分析結果には、前記バッファ制御部による
    無音フレームの送出頻度が含まれることを特徴とする請
    求項15又は16のいずれかに記載の音声パケット通信
    装置における通話品質最適制御方法。
  18. 【請求項18】 前記トラフィック予測部は、前記蓄積
    量分析結果から求めた音声パケットの到着間隔の平均値
    及び直近に到着した音声パケットとその一つ前の音声パ
    ケットとの到着間隔を用いてトラフィックを予測するこ
    とを特徴とする請求項15から17までのいずれかに記
    載の音声パケット通信装置における通話品質最適制御方
    法。
  19. 【請求項19】 不要フレーム判定器により、前記バッ
    ファメモリに到着する音声符号化データの電力が所定の
    基準電力値より低い場合には、当該音声符号化データを
    不要フレームと判定し、 前記バッファ制御部は、前記バッファメモリ内部の音声
    符号化データの蓄積量が削除動作開始しきい値を超えた
    場合に前記不要フレームを削除し、 前記バッファメモリから音声復号器に対して音声符号化
    データを送出するタイミングにおいて、前記バッファメ
    モリに音声符号化データが蓄積されていないときには、
    前記バッファ制御部が音声復号器に対して無音フレーム
    を送出し、 前記トラフィック予測部は、前記蓄積量分析結果から音
    声パケットの到着間隔の平均値及び直近に到着した音声
    パケットとその一つ前の音声パケットとの到着間隔を求
    め、 時刻をtとし、 前記バッファ制御部による不要フレームの削除頻度をA
    NAcnt−del(t)とし、 無音フレームの送出頻度をANAcnt−ins(t)
    とし、 音声パケットの到着間隔の平均値をANA
    accum−avetime(t)とし、 直近に到着した音声パケットとその一つ前の音声パケッ
    トとの到着間隔をANAaccum−rtime(t)
    とし、 a、b、cのそれぞれを正の定数としたときに、 0に近いほどトラフィックが安定であることを示す0以
    上の指標であるトラフィック予測値ANA
    traf(t)を次式 【数3】 により求めることを特徴とする請求項15に記載の音声
    パケット通信装置における通話品質最適制御方法。
  20. 【請求項20】 しきい値決定部により、前記不要フレ
    ームの削除動作開始しきい値を決定し、 前記しきい値決定部が、前記バッファメモリの音声符号
    化データの蓄積量を時間軸−蓄積量座標系に描いた場合
    における前記バッファメモリに音声パケットが到着した
    直後の点を繋ぐ上側包絡線と、前記トラフィック予測部
    によるトラフィックの予測結果と、前記バッファ制御手
    段による不要フレーム削除頻度とに基づいて前記不要フ
    レームの削除動作開始しきい値を決定することを特徴と
    する請求項16から19までのいずれかに記載の音声パ
    ケット通信装置における通話品質最適制御方法。
  21. 【請求項21】 しきい値決定部により、前記不要フレ
    ームの削除動作開始しきい値を決定し、 前記削除動作開始しきい値決定部が、 前記バッファメモリの音声符号化データの蓄積量を時間
    軸−蓄積量座標系に描いた場合における前記バッファメ
    モリに音声パケットが到着した直後の点を繋ぐ上側包絡
    線をENV(t)とし、 T、β、γを正の定数としたときに、 前記不要フレームの削除動作開始しきい値THD
    start(t)を次式THDstart(t)=EN
    V(t)(1+α(t))α(t)=T+β・ANA
    traf(t)+γ・ANAcnt−del(t)によ
    り求めることを特徴とする請求項19に記載の音声パケ
    ット通信装置における通話品質最適制御方法。
  22. 【請求項22】 前記バッファ制御部は、前記バッファ
    メモリ内部の音声符号化データの蓄積量が削除動作停止
    しきい値より低くなった場合に前記不要フレームの削除
    動作を停止し、 前記しきい値決定部が、前記バッファメモリの音声符号
    化データの蓄積量を時間軸−蓄積量座標系に描いた場合
    における前記バッファメモリに音声パケットが到着する
    直前の点を繋ぐ下側包絡線に基づいて前記不要フレーム
    の削除動作停止しきい値を決定することを特徴とする請
    求項19から21までのいずれかに記載の音声パケット
    通信装置における通話品質最適制御方法。
  23. 【請求項23】 パケット到着時刻予測部により、音声
    パケットの到着間隔の平均値及びトラフィックの予測結
    果に基づいて次に到着する音声パケットの到着時刻を予
    測し、 蓄積量推移予測部により、不要フレームの削除動作を停
    止する前の前記バッファメモリの音声符号化データの蓄
    積量の推移を予測し、 削除停止後蓄積量推移予測部により、不要フレームの削
    除動作を停止した後の前記バッファメモリの音声符号化
    データの蓄積量の推移を予測し、 削除動作停止しきい値決定部により、前記パケット到着
    時刻予測部により予測された音声パケットの到着時刻、
    前記蓄積量推移予測部により予測された前記バッファメ
    モリの音声符号化データの蓄積量の推移、及び前記蓄積
    量推移予測部により予測された前記バッファメモリの音
    声符号化データの蓄積量の推移に基づいて、不要フレー
    ムの削除動作の停止しきい値を決定することを特徴とす
    る請求項16から22までのいずれかに記載の音声パケ
    ット通信装置における通話品質最適制御方法。
  24. 【請求項24】 前記削除動作停止しきい値をTHD
    stop(t)とし、 音声パケットの到着間隔の平均値及びトラフィックの予
    測結果とに基づいて予測された次に到着する音声パケッ
    トの予測到着時刻をESTtimeとしたときに、 前記削除動作停止しきい値決定部が、前記バッファ制御
    部に、しきい値を次式を満たす時刻t内に通知する 【数4】 ことを特徴とする請求項23に記載の音声パケット通信
    装置における通話品質最適制御方法。
  25. 【請求項25】 パケット到着時刻予測部により、音声
    パケットの到着間隔の平均値及びトラフィックの予測結
    果に基づいて次に到着する音声パケットの到着時刻を予
    測し、 削除停止後蓄積量推移予測部により、不要フレームの削
    除動作を停止した後の前記バッファメモリの音声符号化
    データの蓄積量の推移を予測し、 削除動作信号発生部により、前記パケット到着時刻予測
    部により予測された音声パケットの到着時刻及び前記蓄
    積量推移予測部により予測された前記バッファメモリの
    音声符号化データの蓄積量の推移に基づいて、不要フレ
    ームの削除動作の停止信号を前記バッファ制御部に通知
    することを特徴とする請求項16から22までのいずれ
    かに記載の音声パケット通信装置における通話品質最適
    制御方法。
  26. 【請求項26】 パケット到着予測時刻をEST
    time(t)とし、 現在のバッファ蓄積量をn(t)とし、 蓄積量の単位時間あたりの減少量をaとしたときに、 前記削除動作信号発生部は、n(t)≦a・EST
    timeが成立すれば、不要フレームの削除動作を停止
    させる信号を発生することを特徴とする請求項25に記
    載の音声パケット通信装置における通話品質最適制御方
    法。
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