JP2004072242A

JP2004072242A - ＶｏＩＰシステムとＶｏＩＰパケット転送制御方法およびプログラムと記録媒体

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Publication number: JP2004072242A
Application number: JP2002226092A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ouchi; 大内　宏之; Masao Masugi; 馬杉　正男
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】ＶｏＩＰシステムにおける伝送効率の向上と音質の安定とを共に実現し、ＶｏＩＰシステムの高性能化および高信頼化を可能とする。
【解決手段】ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂによりネットワーク状態を監視し、このネットワーク状態の監視結果に応じて、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂにより、ＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長など）を自律的に変更することにより、ＶｏＩＰ帯域の低減と伝送効率の向上と音質の安定化を実現する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声とＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットの変換処理技術を用いて、インターネット、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のコンピュータネットワークを介して、通信拠点を接続することで音声通信（通話）を実施するＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ　ｏｖｅｒＩＰ）技術に係わり、特に、ネットワーク状態を監視し、ネットワーク状態に応じてＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長など）を自律的に変更することにより、ＶｏＩＰ帯域の低減と伝送効率の向上と音質の安定化を実現するのに好適なＶｏＩＰ技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＶｏＩＰシステムに関して図１０から図１４を用いて説明する。
【０００３】
図１０は、従来のＶｏＩＰシステムの構成例を示すブロック図であり、図１１は、図１０におけるＶｏＩＰゲートウェイの構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図１０において、９１，９２はアナログ音声とＶｏＩＰパケットの変換を行うＶｏＩＰゲートウェイ、９３は中継系のネットワーク、９４ａ，９４ｂはルータ、９５ａ，９５ｂはアナログ電話機を示す。
【０００５】
図１１において、９６は「Ｈ．３２３」や「ＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ　Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）」などのプロトコルによる呼設定処理と音声符号化方式、符号化レートなどのパラメータのネゴシエーションに関する機能を実現する従来呼設定処理機能部、９７はアナログ音声とディジタル信号の変換を実現する従来コーデック処理部、９８はアナログ音声信号の入出力とディジタル音声信号のパケット組立分解と送受信を実現する従来送受信処理部を示す。
【０００６】
図１０では、ネットワーク９３と、このネットワーク９３の一部を構成するルータ９４を介して、通信拠点にＶｏＩＰゲートウェイ９１とＶｏＩＰゲートウェイ９２が設置されており、ＶｏＩＰゲートウェイ９１に接続される電話機９５ａとＶｏＩＰゲートウェイ９２に接続される電話機９５ｂを持つＶｏＩＰシステムを考える。ここでは、ＶｏＩＰゲートウェイ９１を発側、ＶｏＩＰゲートウェイ９２を着側とする。
【０００７】
まず、電話機９５ａから電話機９５ｂにダイヤル操作により電話をかけると、図１１における従来呼設定処理機能部９６が動作し、ＶｏＩＰゲートウェイ９１とＶｏＩＰゲートウェイ９２の間に通話用コネクションが設定され、通話が可能となる。
【０００８】
通話元の電話機９５ａからの音声信号は、図１１のＶｏＩＰゲートウェイ９１において、従来送受信処理部９８から入力され、従来コーデック処理部９７においてディジタル信号に変換された後、従来送受信処理部９８でＩＰパケット化され、ネットワーク９３を経由して通話先のＶｏＩＰゲートウェイ９２に転送される。
【０００９】
通話先のＶｏＩＰゲートウェイ９２においては、従来コーデック処理部９７でＩＰパケットから音声信号に戻され、従来送受信処理部９８を通じて通話先の電話機９５ｂに音声が伝達される。尚、ＶｏＩＰゲートウェイ９１，９２において音声信号とＩＰパケットの変換処理を行う際、従来コーデック処理部９７は「Ｇ．７１１」や「Ｇ．７２９」といった音声符号化方式によりディジタル信号に変換する。
【００１０】
そして、従来送受信処理部９８は、この音声ディジタル信号を一定長づつＩＰパケットのデータ部に乗せて通話先に伝達する。
【００１１】
従来のＶｏＩＰシステムでは、運用前にＶｏＩＰゲートウェイ９１，９２に対し、ＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）を固定的に設定していた。
【００１２】
例えば、ＶｏＩＰパケット中の音声データ長においては、通常は音声遅延を小さくして音質を高くするために、ＶｏＩＰパケット中の音声データ長を最短（あるいはＶｏＩＰパケットの転送周期を最小）に設定することが多い。
【００１３】
しかし、ＶｏＩＰパケットで短い音声データを運搬するためには、次の図１２に示すように、レイヤ２ヘッダ、ＩＰヘッダ、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａｇｒａｍ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダといったオーバヘッドが必要であり、伝送効率が非常に悪いという弊害があった。
【００１４】
図１２は、ＶｏＩＰパケットの構成例を示す説明図である。
【００１５】
本図１２では、、イーサネット（登録商標）上でＶｏＩＰパケットを伝送する場合のパケット構造を示しており、このように、レイヤ２にイーサネット（登録商標）を使用して、例えば音声データ２０バイトを転送する場合、１２バイトのＩＰＧ（ＩｎｔｅｒＰａｃｋｅｔ　Ｇａｐ）、８バイトのプリアンブル、１４バイトのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）ヘッダ、２０バイトのＩＰヘッダ、８バイトのＵＤＰヘッダ、１２バイトのＲＴＰヘッダ、そして、４バイトのＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ　Ｃｈｅｃｋ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の合計７８バイトのオーバヘッドを必要とするので、パケット全体に対する音声データ比は２５％以下となる。
【００１６】
また、伝送効率を向上させるために音声データ長を長くすると、ネットワーク９３およびルータ９４ａ，９４ｂの高負荷時にパケットルーティング処理待ちにより音声遅延が大きくなったり、さらにネットワーク９３およびルータ９４ａ，９４ｂが輻輳状態になると、パケット損失による音声劣化を引き起こしたりするという弊害もある。
【００１７】
その他のＶｏＩＰパラメータにおいても、値の大小は、それぞれ長所と短所を持っており、一意な値に決定することは困難である。
【００１８】
図１３および図１４により、他のＶｏＩＰパラメータとしての音声符号化方式、符号化レート、および、受信バッファ長について説明する。
【００１９】
図１３は、音声符号化方式と符号化レートに関しての説明図であり、図１４は、受信バッファ長についての説明図である。
【００２０】
図１３において、音声符号化方式の一つである「Ｇ．７１１」は既存電話網で利用されており、一定の音質レベルを満足していると考えられるが、必要帯域が６４ｋｂｐｓと大きい点が伝送効率上での課題である。
【００２１】
一方、「Ｇ．７２９」は音質が「Ｇ．７１１」より劣るが、必要帯域が８ｋｂｐｓ（６．４ｋｂｐｓ、１１．８ｋｂｐｓ）等で設定でき、より少ない伝送帯域で利用できるメリットを有する。
【００２２】
この符号化レートに関しては、「Ｇ．７２９」では８ｋｂｐｓと６．４ｋｂｐｓと１１．８ｋｂｐｓの３レート、また、「Ｇ．７２３．１」では５．３ｋｂｐｓと６．３ｋｂｐｓと２レート存在する。いずれも、符号化レートが大きいと必要帯域は大きくなるが、音質が良く、また、符号化レートが小さいと必要帯域は少なくてすむが、音質が劣化するという特性がある。
【００２３】
また、図１４に示すＶｏＩＰゲートウェイの受信バッファ長に関しては、大きくすると、パケット到着間隔のゆらぎを吸収して音質を保持することができるが、再生時に遅延が生じる。また、受信バッファが小さいと、再生時の遅延は小さいが、パケット到着間隔のゆらぎが大きくなると再生できない音声データが発生することがあり、音質が劣化する。
【００２４】
また、従来のＶｏＩＰシステムにおいて、音声符号化方式やＩＰパケット中の音声データ等のＶｏＩＰパラメータは固定であるため、ネットワーク状態により音声データ長を変更させる場合、手動により設定変更を行うこととなる。
【００２５】
これでは、リアルタイムに変化するネットワーク状態に追従して、品質の高いサービスを提供することができない。ネットワーク状態にリアルタイムに追従するためには、保守者がネットワーク状態を常に監視し、設定変更する必要があるので、保守者に大変な負荷がかかる。
【００２６】
また、保守者のスキルレベルによりＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）の設定／調整がまちまちとなり、提供するサービス品質にばらつきが生じる。
【００２７】
以上のように、従来のＶｏＩＰシステムでは、ＶｏＩＰゲートウェイに対し、ＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）を固定的に設定する。
【００２８】
そして、例えば、音声遅延を小さくして音質を高くするためには、音声データ長を最小に設定することが多いが、ＩＰパケットで音声データを運搬するためにレイヤ２ヘッダ、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＲＴＰヘッダといったオーバヘッドが必要であり、伝送効率が非常に悪い。
【００２９】
また、伝送効率を向上させるために音声データ長を大きくするとネットワークおよびルータに高負荷がかかっている時、ルータ等のパケットルーティング処理により音声遅延が大きくなったり、さらにネットワークおよびルータが輻輳状態になるとパケット損失による音声劣化を引き起こしたりする。
【００３０】
さらに、ネットワーク状態によりＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）を変更させる場合、手動により設定変更を行っているので、リアルタイムに変動しているネットワーク状態に追従できない。
【００３１】
追従するためには、保守者がネットワーク状態を常に監視し、設定変更する必要があるので、保守者に大変な負荷がかかる。
【００３２】
また、保守者のスキルレベルによりＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）の設定／調整がまちまちで、提供するサービス品質にばらつきが生じる。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、従来の技術では、ＶｏＩＰシステムにおける伝送効率の向上と音質の安定とを共に実現することが容易にできない点である。
【００３４】
本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、ＶｏＩＰシステムの高性能化および高信頼化を可能とすることである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、通話先にパケットを送出して得られる応答時間、通話先にパケットを送出して得られる応答率、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＲＴＣＰ（ＲＴＰ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルから得られるパケット廃棄率、ＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルから得られるパケット到着間隔のゆらぎのうち、いずれか一つ以上のネットワーク状態を監視して、ネットワーク状態情報を取得するネットワーク状態監視部と、そのネットワーク状態の監視結果に応じて、ＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）のうちの一つ以上を自律的に変更するＶｏＩＰ制御部とを具備することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係わるＶｏＩＰの構成例を示すブロック図であり、図２は、本発明に係わるＶｏＩＰゲートウェイの第１の構成例を示すブロック図、図３は、本発明に係わるＶｏＩＰゲートウェイの第２の構成例を示すブロック図、図４は、図１におけるＶｏＩＰゲートウェイのネットワーク状態監視処理動作例を示すシーケンス図、図５は、図１におけるＶｏＩＰゲートウェイのＶｏＩＰパラメータ変更処理動作例を示すシーケンス図である。
【００３８】
図１において、１はアナログ音声とＶｏＩＰパケットの変換部である発側のＶｏＩＰゲートウェイ、２はアナログ音声とＶｏＩＰパケットの変換部である着側のＶｏＩＰゲートウェイ、３はインターネット等の中継系のコンピュータネットワーク（以下「ネットワーク」と記載）、４ａ，４ｂはルータ、５ａ，５ｂはアナログ電話機であり、９ａ，９ｂはネットワーク状態を監視するネットワーク状態監視部、１０ａ，１０ｂはネットワーク状態に応じて最適なＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）を算出して、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２が実装するＶｏＩＰパラメータを設定するＶｏＩＰ制御部である。
【００３９】
このように、本図１の例では、ネットワーク３と、ネットワーク３の一部を構成するルータ４ａ，４ｂを介して、通信拠点にＶｏＩＰゲートウェイ１とＶｏＩＰゲートウェイ２を設置し、ＶｏＩＰゲートウェイ１に接続される電話機５ａと、ＶｏＩＰゲートウェイ２に接続される電話機５ｂと、ルータ４ａ，４ｂに接続されるネットワーク状態監視部９ａ，９ｂおよびＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂを持つＶｏＩＰシステム構成としている。
【００４０】
このような構成において、電話機５ａから電話機５ｂに電話をかけると、ＶｏＩＰゲートウェイ１とＶｏＩＰゲートウェイ２の間に通話用ＩＰコネクションが設定され、通話が可能となる。
【００４１】
通話元の電話機５ａからの音声信号はＶｏＩＰゲートウェイ１においてディジタル信号に変換された後、ＩＰパケット化（ＶｏＩＰパケット）され、ネットワーク３を経由して通話先のＶｏＩＰゲートウェイ２に転送される。
【００４２】
通話先のＶｏＩＰゲートウェイ２においてＩＰパケットが音声信号に戻され、通話先の電話機５ｂに音声が伝達される。
【００４３】
ＶｏＩＰゲートウェイ１，２において音声信号をＩＰパケット化する際、「Ｇ．７１１」や「Ｇ．７２９」といった音声符号化方式によりディジタル信号に変換する。そして、この音声ディジタル信号を一定長づつＩＰパケットのデータ部に乗せて通話先に伝達する。
【００４４】
図１においては、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂは、ネットワーク３を経由して実現するＶｏＩＰ通信のネットワーク状態を監視し、また、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂは、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂによるネットワーク状態の監視結果に応じて、ＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）の一つ以上を制御する機能を有し、これらを設けることにより、本例のＶｏＩＰシステムでは、伝送効率や音声品質を保持することができる。
【００４５】
ここで、ＶｏＩＰの通話に際して、音声データ長の変化は次のような特性を持つ。
【００４６】
（Ａ１）ＶｏＩＰゲートウェイ１，２は、音声信号のコーデックを待ってＩＰパケット化するため、音声データ長が長く設定されている場合、ＩＰパケット化して送出するまでの時間がかかる。そのため音声データ長と音声遅延はほぼ比例する。
【００４７】
（Ａ２）音声データ長の大小は音質（ＰＳＱＭ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ　Ｓｐｅｅｃｈ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｍｅａｓｕｒｅ）等といった遅延を考慮していない音質の客観評価指標値）には影響を与えない。
【００４８】
（Ａ３）ＩＰパケットによる音声信号の伝達には、レイヤ２、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＲＴＰヘッダというオーバヘッドが必要になるので、音声データ長は長い方が伝送効率が高い。
【００４９】
（Ａ４）ネットワークにおいてパケット損失が発生する場合、音声データ長が短い方がパケット損失に対する音質劣化が少ない。例えば、音声データ長５００バイトのＩＰパケットが１パケット損失する場合と、音声データ長１００バイトのＩＰパケットが不連続に５パケット損失する場合では、損失する音声データ量は同じであるが、ＰＳＱＭ値は後者の方が良いという結果がでる。
【００５０】
（Ａ５）ネットワークにおいてパケット到着間隔ゆらぎが発生する場合、音声データ長が短い方が音質劣化が少ない。
【００５１】
以上の特性は、音声符号化方式によらず共通である。
【００５２】
次に、音声符号化方式や符号化レートには以下のような特性がある。
【００５３】
（Ｂ１）音声符号化方式によらず符号化レートが大きいと通話用必要帯域は大きくなるが音質は良い。
【００５４】
（Ｂ２）符号化レートが小さいと通話用必要帯域は少なくてすむが音質が劣化する。
【００５５】
また、受信バッファ長に関しては以下のような特性がある。
【００５６】
（Ｃ１）受信バッファ長を大きくするとパケット到着間隔のゆらぎの発生するネットワークにおいても音質が安定するが再生遅延が生じる。
【００５７】
（Ｃ２）受信バッファ長を小さくすると再生遅延は少なくなるが、パケット到着間隔のゆらぎが大きくなると音質が劣化する。
【００５８】
このように、ＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）の差異は、伝送効率やパケット損失に対して適正な値が存在するため、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２はネットワーク状態に応じたＶｏＩＰパラメータで通話を行えば良い。
【００５９】
このようなネットワーク状態に応じたＶｏＩＰパラメータで通話を行う機能を持たせるために、本例のＶｏＩＰゲートウェイ１，２は、図２，３に示す構成となっている。
【００６０】
図２および図３におけるＶｏＩＰゲートウェイは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置等からなるコンピュータ構成となっており、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたプログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、各処理部の機能を実行する。
【００６１】
図２，３において、７はアナログ音声とディジタル信号の変換を実現する従来コーデック処理部、８はアナログ音声信号の入出力とディジタル音声信号のパケット組立分解と送受信を実現する従来送受信処理部であり、１１は従来の呼設定処理機能（Ｈ．３２３やＳＩＰなどのプロトコルによる呼設定処理）に呼設定中および通話中にネットワーク状態監視部６のネットワーク状態取得プロセスを起動したり、通話終了時ネットワーク状態取得プロセスを停止させたりする機能を加えた新呼設定処理機能部である。
【００６２】
図２においては、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２は、通信制御部１２を具備し、この通信制御部１２は、図１に示すように、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂとＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂがＶｏＩＰゲートウェイ１，２の外部装置として機能する場合に、このネットワーク状態監視部９ａ，９ｂとＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂとの通信を行う機能を具備する。
【００６３】
また、図３においては、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２は、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂとＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂを内蔵した構成となっている。このように、ネットワーク監視部９ａ，９ｂとＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂはＶｏＩＰゲートウェイ１，２中に配備されることも可能である。
【００６４】
以下、図４を用いて、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂの動作について説明する。
【００６５】
通話元から通話先にパケットを定期送出する技術として、ＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルのＰＩＮＧ（Ｐａｃｋｅｔ　ＩＮｔｅｒｎｅｔ　Ｇｒｏｐｅｒ）コマンドやＲＴＣＰ（ＲＴＰ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルによるパケット送出が例として考えられる。図４は、ＰＩＮＧコマンドを用いた、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂの動作例である。
【００６６】
図４に示すように、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２間に通話用ＩＰコネクションが確立された後、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂは、通話先ＶｏＩＰゲートウェイ２に対して定期的にＰＩＮＧコマンドによるＩＣＰＭエコー要求パケットを送出する。
【００６７】
ＰＩＮＧコマンドによるＩＣＭＰエコー要求パケットの応答として、応答率と応答時間を受け取る。またＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルによりパケット廃棄率とパケット到着間隔のゆらぎを受け取る。これらの結果をＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂに通知する。
【００６８】
このようにして通知されるネットワーク状態情報に基づく、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂによるＶｏＩＰパラメータの変更処理動作を、図５を用いて説明する。
【００６９】
図１におけるＶｏＩＰゲートウェイ１，２は、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂのパケット送信応答結果から得られる応答率と応答時間、および、ＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルから得られるパケット廃棄率とパケット到着間隔のゆらぎの内の一つ以上をネットワーク状態決定のための状態監視パラメータとする。
【００７０】
図５において、新呼設定処理機能部１１は、ダイヤル操作（ステップＳ１）による通話開始の呼設定動作において、通話先ＩＰアドレスを取得した後（ステップＳ２）、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂにネットワーク状態情報の取得要求を行う（ステップＳ３）。
【００７１】
ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂは、ＩＣＭＰプロトコルのＰＩＮＧコマンドやＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルによりネットワーク状態情報を取得し、ネットワーク状態決定のための状態監視パラメータ値をＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂに通知する（ステップＳ４）。
【００７２】
ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂは、ネットワーク状態決定のための状態監視パラメータ値からネットワーク状態に応じて最適なＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）の一つ以上を算出し（ステップＳ５）、従来コーデック処理部７で持つデータの音声符号化方式、符号化レート、および、従来送受信処理部８で持つデータの音声データ長、受信バッファ長に対する設定を行う（ステップＳ６〜Ｓ１１）。
【００７３】
また、通話中においてもネットワーク状態監視部９ａ，９ｂは、定期的にＰＩＮＧコマンドやＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルによりネットワーク状態を監視して情報を取得し、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂに対して、ネットワーク状態決定のための状態監視パラメータを通知し（ステップＳ１５）、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂは、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂからの通知に応じてＶｏＩＰパラメータの設定を変更する（ステップＳ１６）。
【００７４】
そして、受話器オンフック（ステップＳ１２）に伴う通話終了時に（ステップＳ１３）、新呼設定処理機能部１１からの指示に基づき（ステップＳ１４）、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂのネットワーク状態取得プロセスを停止する（ステップＳ１７）。
【００７５】
ステップＳ１６におけるＶｏＩＰパラメータの変更動作について、図６に基づき説明する。
【００７６】
図６は、図１におけるＶｏＩＰによるＶｏＩＰパラメータの変更動作例を示す説明図である。
【００７７】
本図６は、ＶｏＩＰパラメータを変更するタイミングを示しており、このＶｏＩＰパラメータを変更するタイミングは、ＶｏＩＰパラメータにより、通話コネクション設定のための呼設定モード中と、実際に通話する通話モード中とに分かれる。
【００７８】
本例のＶｏＩＰシステムでは、この図６に示すように、音声符号化方式と符号化レートの変更に関しては、呼設定モード中にネットワーク状態を取得して、最適なＶｏＩＰパラメータ値を算出し、通話元と通話先のＶｏＩＰゲートウェイ１，２間のネゴシエーションにより、ＶｏＩＰパラメータを決定し、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２に設定する。この設定値は通話が終了するまで変更されない。
【００７９】
また、ＶｏＩＰパケット中の音声データ長と受信バッファ長の変更に関しては、呼設定モード中にネットワーク状態を取得して最適なＶｏＩＰパラメータ値を算出し、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２に設定すると共に、通話モード中においても変更可能なパラメータなので、通話モード中にＶｏＩＰゲートウェイ１，２が定期的にネットワーク状態を確認して、ＶｏＩＰパラメータをネットワーク状態に応じた値に設定することも可能である。
【００８０】
次に、このようなＶｏＩＰパラメータの変更動作について、図７から図９を用いて説明する。
【００８１】
図７は、図１におけるＶｏＩＰゲートウェイの第１の動作例を示すフローチャートであり、図８は、図１におけるＶｏＩＰゲートウェイの第２の動作例を示す説明図、図９は、図１におけるＶｏＩＰゲートウェイの第３の動作例を示すフローチャートである。
【００８２】
図７においては、ＶｏＩＰパケット中の音声データ長をネットワーク状態に応じて変更する手順を示しており、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂによるネットワーク状態情報の収集結果において、応答率（ｒ）がしきい値（Ｒ）より高い場合には、ネットワーク３およびルータ４ａ，４ｂにかかる負荷は低く、パケット損失が発生しないネットワーク状態であると判断し、伝送効率をあげるために、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２は音声データ長を長くする。
【００８３】
逆に、応答率（ｒ）がしきい値（Ｒ）より低い場合にはネットワーク３およびルータ４ａ，４ｂにかかる負荷が高く、パケット損失が発生するネットワーク状態であると判断し、音質を保持するために、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２は音声データ長を短くする。
【００８４】
また、応答時間（ｄ）がしきい値（Ｄ）より速い場合には、通話に支障がない範囲で音声データ長を長くし、逆に、応答時間（ｄ）がしきい値（Ｄ）より遅い場合には、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２での処理遅延を小さくするために、音声データ長を短くする。
【００８５】
さらに、パケット廃棄率（ｌ）がしきい値（Ｌ）より高い場合には、音質を保持するためにＶｏＩＰゲートウェイ１，２は音声データ長を短くし、逆に、パケット廃棄率（ｌ）がしきい値（Ｌ）より低い場合には、伝送効率をあげるためにＶｏＩＰゲートウェイ１，２は音声データ長を長くする。
【００８６】
また、パケット到着間隔ゆらぎ（ｊ）がしきい値（Ｊ）より大きい場合には、音質を保持するためにＶｏＩＰゲートウェイ１，２は音声データ長を短くし、逆に、パケット到着間隔ゆらぎ（ｊ）がしきい値（Ｊ）より小さい場合には、伝送効率をあげるためにＶｏＩＰゲートウェイ１，２は音声データ長を長くする。
【００８７】
尚、図８に示すように、図７に記述した各しきい値は、ネットワーク状態の急激な変化が音声データ長の変更に対して敏感に反応しないように、音声データ長を長くするしきい値と短くするしきい値を異なる値としてヒステリシス性をもたせる。
【００８８】
そして、図７に示した各条件の一つ以上が音声データ長を短くする条件に当てはまった場合に、音声データ長を短くする。また、全ての条件が音声データ長を長くする条件に当てはまった場合に音声データ長を長くする。
【００８９】
このようにして変更した音声データ長により、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２は、音声ＩＰパケットの転送処理を行う。
【００９０】
図９においては、受信バッファ長について、ネットワーク状態に応じて変更する手順を示しており、パケット到着間隔ゆらぎ（ｊ）がしきい値（Ｊ）より大きい場合には、音質を保持するためにＶｏＩＰゲートウェイ１，２は受信バッファ長を大きくし、逆に、パケット到着間隔ゆらぎ（ｊ）がしきい値（Ｊ）より小さい場合には、音声遅延を減少させるためにＶｏＩＰゲートウェイ１，２は受信バッファ長を小さくする。
【００９１】
尚、図８で説明した音声データ長の変更処理と同様に、受信バッファ長の変更のために参照するパケット到着間隔ゆらぎのしきい値は、ネットワーク状態の急激な変化が受信バッファ長の変更に対して敏感に反応しないように、受信バッファ長を長くするしきい値と短くするしきい値を異なる値としてヒステリシス性をもたせる。
【００９２】
以上、図１〜図９を用いて説明したように、本例では、音声信号をＩＰパケットに変換して音声通信（通話）を実現するＶｏＩＰシステムにおいて、通話元より通話先にパケットを定期的に送出することにより得られる応答時間と応答率、ＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルから得られるパケット廃棄率とパケット到着間隔のゆらぎのうち、いずれか一つ以上を対象としてネットワーク状態を監視するネットワーク状態監視部９ａ，９ｂと、このネットワーク状態監視部９ａ，９ｂの監視結果に基づいてＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長のうち、いずれか一つ以上のＶｏＩＰパラメータをネットワーク状態に応じて自律的に変更、設定するＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂとを設けた構成としている。
【００９３】
さらに、通話開始の呼設定処理において、また、通話中においては定期的に、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂのネットワーク状態取得プロセスを起動し、通話終了の呼開放処理において、ネットワーク状態監視部９ａ，９ｂのネットワーク状態取得プロセスを停止する新呼設定処理機能部１１を設けた構成としている。
【００９４】
このような構成とすることで本例のＶｏＩＰシステムでは、ネットワーク状態を監視し、ネットワーク状態に応じてＶｏＩＰパラメータ（ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長など）を自律的に変更することができ、ＶｏＩＰ帯域の低減と伝送効率の向上と音質の安定化を実現することができる。また、保守者稼動を低減でき、提供するサービス品質を一定にすることができる。
【００９５】
尚、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂは、ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長のうちの一つ以上のＶｏＩＰパラメータをネットワーク状態に応じて、事前に設計された音声品質の基準値内になる範囲で変更する。
【００９６】
また、監視対象を一つ以上とし、一つ以上が音声データ長を短くする条件に当てはまった場合に音声データ長を短くし、全ての条件が音声データ長を長くする条件に当てはまった場合に音声データ長を長くすることでも良い。
【００９７】
また、ネットワーク状態に応じてＶｏＩＰパケット中の音声データ長を変更するためのしきい値を、音声データ長を長くする時と短くする時で異なる値としてヒステリシス性をもたせることで、ネットワーク状態の急激な変化が音声データ長の変更に対して敏感に反応しないようにする。
【００９８】
同様に、ネットワーク状態に応じてＶｏＩＰゲートウェイの受信バッファ長を変更するためのしきい値を、受信バッファ長を大きくする時と小さくする時で異なる値としてヒステリシス性をもたせることで、ネットワーク状態の急激な変化が受信バッファ長の変更に対して敏感に反応しないようにする。
【００９９】
尚、本発明は、図１〜図９を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、運用に際して、ＩＰパケットのデータ部の音声データ長やその他のＶｏＩＰパラメータ（音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長）はＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂが自律的に自動制御しているが、これに限定されることなく、ユーザにより設定変更することも可能である。
【０１００】
また、図１の例では、ＶｏＩＰ制御部１０ａ，１０ｂは２台存在しているが、１台設置してＶｏＩＰゲートウェイを集中的に制御する構成や、３台以上設置してＶｏＩＰゲートウェイの制御を分散処理する構成でも良い。また、図３で示したように、ＶｏＩＰゲートウェイ１，２中にネットワーク状態監視部とＶｏＩＰ制御部の機能を実装する構成でも良い。
【０１０１】
また、本例では、ＶｏＩＰゲートウェイのコンピュータ構成としてはキーボードや光ディスクの駆動装置の無いコンピュータ構成としても良い。また、本例では、光ディスクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｄｉｓｋ）等を記録媒体として用いることでも良い。また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＶｏＩＰシステムが自律的にネットワーク状態を判断し、ネットワーク状態に応じて最適なＶｏＩＰパラメータを選択することで、ＶｏＩＰ使用帯域の効率的使用と非ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）ネットワーク環境での安定した音声品質を実現するサービスを提供できる。
【０１０３】
例としてあげると、ネットワーク状態が、遅延時間が少なかったり、パケット損失が発生しないような安定した状態の時には、パケット中の音声データ長を長くして伝送効率をあげることができ、また、ネットワーク状態が、遅延時間が大きかったり、パケット損失が発生するような不安定な状態の時には、パケット中の音声データ長を短くして、音声劣化を抑制し、音質を保持できるという効果がある。
【０１０４】
また、設計者、保守者の設計稼動、設定稼動、保守稼動を低減させ、設計者、保守者のスキルレベルに依存しない一定品質のサービスが提供できるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるＶｏＩＰの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係わるＶｏＩＰゲートウェイの第１の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係わるＶｏＩＰゲートウェイの第２の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１におけるＶｏＩＰゲートウェイのネットワーク状態監視処理動作例を示すシーケンス図である。
【図５】図１におけるＶｏＩＰゲートウェイのＶｏＩＰパラメータ変更処理動作例を示すシーケンス図である。
【図６】図１におけるＶｏＩＰによるＶｏＩＰパラメータの変更動作例を示す説明図である。
【図７】図１におけるＶｏＩＰゲートウェイの第１の動作例を示すフローチャートである。
【図８】図１におけるＶｏＩＰゲートウェイの第２の動作例を示す説明図である。
【図９】図１におけるＶｏＩＰゲートウェイの第３の動作例を示すフローチャートである。
【図１０】従来のＶｏＩＰシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０におけるＶｏＩＰゲートウェイの構成例を示すブロック図である。
【図１２】ＶｏＩＰパケットの構成例を示す説明図である。
【図１３】音声符号化方式と符号化レートに関しての説明図である。
【図１４】受信バッファ長についての説明図である。
【符号の説明】
１，２：ＶｏＩＰゲートウェイ、３：ネットワーク、４ａ，４ｂ：ルータ、５ａ，５ｂ：電話機、７：従来コーデック処理部、８：従来送受信処理部、９ａ，９ｂ：ネットワーク状態監視部、１０ａ，１０ｂ：ＶｏＩＰ制御部、１１：新呼設定処理機能部、１２：通信制御部、９１，９２：ＶｏＩＰゲートウェイ、９３：ネットワーク、９４ａ，９４ｂ：ルータ、９５ａ，９５ｂ：電話機、９６：従来呼設定処理機能部、９７：従来コーデック処理部、９８：従来送受信処理部。

Claims

音声信号をＩＰパケットに変換しコンピュータネットワークを介しての通話を実現するＶｏＩＰシステムであって、
ネットワーク状態を監視するネットワーク状態監視手段と、
該ネットワーク状態監視手段によるネットワーク状態の監視結果に応じてＶｏＩＰパラメータを変更するＶｏＩＰ制御手段とを有することを特徴とするＶｏＩＰシステム。
音声信号をＩＰパケットに変換しコンピュータネットワークを介しての通話を実現するＶｏＩＰシステムであって、
通話元から通話先にパケットを定期的に送出することにより得られる応答時間と応答率、および、ＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルから得られるパケット廃棄率とパケット到着間隔のゆらぎの内のいずれか一つ以上を対象としてネットワーク状態を監視するネットワーク状態監視手段と、
該ネットワーク状態監視手段によるネットワーク状態の監視結果に基づいてＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長のうちのいずれか一つ以上のＶｏＩＰパラメータを変更して設定するＶｏＩＰ制御手段と
を有することを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項２に記載のＶｏＩＰシステムであって、
通話開始の呼設定処理に伴い上記ネットワーク状態監視手段を起動すると共に、通話中において定期的に上記ネットワーク状態監視手段を起動し、
通話終了の呼開放処理に伴い上記ネットワーク状態監視手段を停止する新呼設定処理機能手段を有することを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項２、もしくは、請求項３のいずれかに記載のＶｏＩＰシステムであって、
上記ＶｏＩＰ制御手段は、
ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長のうちの一つ以上のＶｏＩＰパラメータの変更を、ネットワーク状態に応じて予め定められた音声品質の基準値内になる範囲で行うことを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項２から請求項４のいずれかに記載のＶｏＩＰシステムであって、
上記ＶｏＩＰ制御手段は、
呼設定処理中および通話中に、上記ネットワーク状態監視手段によるネットワーク状態の監視結果に応じた上記ＶｏＩＰパラメータの変更を行うことを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項２から請求項５のいずれかに記載のＶｏＩＰシステムであって、
上記ネットワーク状態監視手段は、上記ＶｏＩＰパラメータのうちの上記応答時間と上記応答率および上記パケット廃棄率と上記パケット到着間隔のゆらぎの内のいずれか一つ以上を上記ネットワーク状態の監視対象とし、
上記ＶｏＩＰ制御手段は、
上記ネットワーク状態監視手段によるネットワーク状態の監視結果で、上記監視対象の一つ以上が音声データ長を短くする条件に当てはまった場合に音声データ長を短くし、全ての条件が音声データ長を長くする条件に当てはまった場合に音声データ長を長くすることを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項２から請求項６のいずれかに記載のＶｏＩＰシステムであって、
上記ＶｏＩＰ制御手段が、上記ネットワーク状態監視手段によるネットワーク状態の監視結果に応じてＶｏＩＰパケット中の音声データ長を変更する際に用いるしきい値を、音声データ長を短くする場合と長くする場合で異なる値とすることを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項２から請求項７のいずれかに記載のＶｏＩＰシステムであって、
上記ＶｏＩＰ制御手段が、上記ネットワーク状態監視手段によるネットワーク状態の監視結果に応じてＶｏＩＰゲートウェイの受信バッファ長を変更する際に用いるしきい値を、受信バッファ長を大きくする場合と小さくする場合で異なる値とすることを特徴とするＶｏＩＰシステム。
請求項１から請求項８のいずれかに記載のＶｏＩＰシステムであって、
上記ネットワーク状態監視手段と上記ＶｏＩＰ制御手段を、
アナログ音声とＶｏＩＰパケットとの変換を行うＶｏＩＰゲートウェイに設けたことを特徴とするＶｏＩＰシステム。
音声信号をＩＰパケットに変換しコンピュータネットワークを介しての通話を実現するＶｏＩＰシステムにおけるＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
ネットワーク状態を監視する手順と、
上記ネットワーク状態の監視結果に応じてＶｏＩＰパラメータを変更する手順とを有することを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
音声信号をＩＰパケットに変換しコンピュータネットワークを介しての通話を実現するＶｏＩＰシステムにおけるＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
通話元から通話先にパケットを定期的に送出することにより得られる応答時間と応答率、および、ＲＴＰ／ＲＴＣＰプロトコルから得られるパケット廃棄率とパケット到着間隔のゆらぎの内のいずれか一つ以上を対象としてネットワーク状態を監視する第１の手順と、
該第１の手順でのネットワーク状態の監視結果に基づいてＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長のうちのいずれか一つ以上のＶｏＩＰパラメータを変更して設定する第２の手順と
を有することを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
請求項１１に記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
通話開始の呼設定処理に伴い上記第１の手順によるネットワーク状態の監視動作を起動すると共に、通話中において定期的に上記第１の手順によるネットワーク状態監視動作を起動し、
通話終了の呼開放処理に伴い上記第１の手順によるネットワーク状態監視動作を停止する手順を有することを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
請求項１１、もしくは、請求項１２のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
上記第２の手順では、
ＶｏＩＰパケット中の音声データ長、音声符号化方式、符号化レート、受信バッファ長のうちの一つ以上のＶｏＩＰパラメータの変更を、ネットワーク状態に応じて予め定められた音声品質の基準値内になる範囲で行うことを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
上記第２の手順では、
呼設定処理中および通話中に、上記第１の手順でのネットワーク状態の監視結果に応じた上記ＶｏＩＰパラメータの変更を行うことを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
上記第１の手順では、上記ＶｏＩＰパラメータのうちの上記応答時間と上記応答率および上記パケット廃棄率と上記パケット到着間隔のゆらぎの内のいずれか一つ以上を上記ネットワーク状態の監視対象とし、
上記第２の手順では、
上記第１の手順でのネットワーク状態の監視結果で、上記監視対象の一つ以上が音声データ長を短くする条件に当てはまった場合に音声データ長を短くし、全ての条件が音声データ長を長くする条件に当てはまった場合に音声データ長を長くすることを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
請求項１１から請求項１５のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
上記第１の手順でのネットワーク状態の監視結果に応じて上記第２の手順でＶｏＩＰパケット中の音声データ長を変更する際に用いるしきい値を、音声データ長を短くする場合と長くする場合で異なる値とすることを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
請求項１１から請求項１６のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法であって、
上記第１の手順でのネットワーク状態の監視結果に応じて上記第２の手順でＶｏＩＰゲートウェイの受信バッファ長を変更する際に用いるしきい値を、受信バッファ長を大きくする場合と小さくする場合で異なる値とすることを特徴とするＶｏＩＰパケット転送制御方法。
コンピュータに、請求項１１から請求項１７のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法における各手順を実行させるためのプログラム。
コンピュータに、請求項１１から請求項１７のいずれかに記載のＶｏＩＰパケット転送制御方法における各手順を実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。