JP2004336145A - ネットワーク電話システムとその主装置及びネットワーク電話端末 - Google Patents

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Abstract

【課題】パケット伝送用のネットワーク上で音声通信を行なう際に、音声の抜けやノイズ等の発生を低減することを可能にする。
【解決手段】主装置3において、生成したクロック信号をタイムスタンプ情報として定期的にLAN1上の各IP電話端末2−1〜2−nに配信する。そして、各IP電話端末2−1〜2−nにおいて、生成したクロック信号と主装置3から送られたタイムスタンプ情報とを比較することでクロック誤差が所定値を超えるか否か、つまり各自端末のバッファにおけるオーバーランまたはアンダーランを起こす範囲であるか否かを常時判定し、所定値を超える場合に、クロック誤差が所定値以下となるようにクロック生成周波数を制御する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチメディア情報通信を行なうシステムに係わり、特に音声通信サービスの充実を図ったネットワーク電話システムとその主装置及びネットワーク電話端末に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、構内ネットワークシステムにあっては、LAN(Local Area Network)に通話処理機能とメディア情報処理機能とを備えたネットワーク電話端末(IP電話端末)を接続すると共に、LANを主装置を介して外部のIP通信網に接続し、IP電話端末及び主装置においてプロトコル変換及びデータのフォーマット変換等を行なうことにより、IP電話端末相互間及びIP電話端末とIP通信網との間で音声通信を可能にするシステムが提唱されている。
【0003】
この種のシステムでは、送信側となるIP電話端末または主装置において、各自のサンプリングクロックで音声信号を音声パケットに変換してLANに送出し、受信側となるIP電話端末または主装置において、LANから受信した音声パケットをバッファに蓄積し、各自のサンプリングクロックでバッファに蓄積された音声パケットを読み出してアナログ音声信号に変換している(例えば特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特願平9−161722号。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記システムでは、IP電話端末及び主装置において、相互にクロックが同期しておらず、このため、一定時間以上通話を行なうとバッファのオーバーフロー(オーバーラン)、バッファの追い越し(アンダーラン)が発生し、音声の抜けなどが発生することがある。また、ノイズ等になる場合もある上に、データ伝送が難しい等の不具合があった。
【0006】
この発明の目的は、パケット伝送用のネットワーク上で音声通信を行なう際に、音声の抜けやノイズ等の発生を低減することが可能なネットワーク電話システムとその主装置及びネットワーク電話端末を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
【0008】
(1)クロック信号を生成する第1のクロック生成手段を有し、このクロック信号に基づき、パケットを伝送する内部通信ネットワークと、この内部通信ネットワークとは異なりかつパケットを伝送する外部通信ネットワークとの間を接続する主装置と、内部通信ネットワークに接続され、かつ音声入力手段、音声出力手段及び第2のクロック生成手段を有し、この第2のクロック生成手段で生成されるクロック信号に基づいて、音声入力手段から入力された音声信号を音声パケットに変換して内部通信ネットワークに送信すると共に内部通信ネットワークから受信した音声パケットを音声信号に変換して音声出力手段から出力する複数のネットワーク電話端末とを備えたネットワーク電話システムであって、
主装置は、第1のクロック生成手段で生成されるクロック信号をタイムスタンプ情報として定期的に内部通信ネットワークを介してネットワーク電話端末に送信するタイムスタンプ情報送信手段を備え、ネットワーク電話端末は、内部通信ネットワークから受信した受話音声パケット、及び内部通信ネットワークに送信すべき送話音声パケットを格納して出力するバッファと、第2のクロック生成手段により生成されたクロック信号に同期した読み出しタイミングでバッファに格納された受話音声パケットを読み出し、クロック信号に同期した書き込みタイミングで送話音声パケットをバッファに書き込むバッファ制御手段と、主装置から内部通信ネットワークを介して到来したタイムスタンプ情報を第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号と比較し、この比較結果に基づいて第2のクロック生成手段のクロック生成周波数を制御するクロック制御手段とを備えるようにしたものである。
【0009】
(1)の発明によれば、主装置にて生成されたクロック信号がタイムスタンプ情報として定期的に複数のネットワーク電話端末に供給される。そして、各ネットワーク電話端末にて生成されたクロック信号と主装置から送られたタイムスタンプ情報とが比較され、この比較結果からクロックがずれた分だけクロック信号のクロック生成周波数が制御されることになる。したがって、主装置と各ネットワーク電話端末との間で自動的にクロック同期を行なうことが可能となり、これにより音声通信を行なう際に発生する音声の抜けやノイズ等を低減することが可能となる。
【0010】
(2)クロック制御手段は、主装置から内部通信ネットワークを介して到来したタイムスタンプ情報と第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号とを比較してクロック誤差を求め、このクロック誤差が所定値以下となるように第2のクロック生成手段のクロック生成周波数を制御することを特徴とする。
【0011】
(2)の発明によれば、各ネットワーク電話端末において、生成されたクロック信号と主装置から送られたタイムスタンプ情報とを比較することでクロック誤差が所定値を超えるか否か、つまりバッファにおけるオーバーランまたはアンダーランを起こす範囲であるか否かが常時判定される。そして、所定値を超えた場合に、クロック誤差が所定値以下となるように自端末のクロック生成手段のクロック生成周波数が制御されることになる。したがって、主装置で生成されるクロック信号が外部通信ネットワーク上で使用されるクロック信号に同期している場合に、各ネットワーク電話端末で生成されるクロック信号を外部通信ネットワークのクロック信号に同期させることができ、これによりバッファにおけるオーバーランやアンダーランを避けることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明に係わるネットワーク電話システムの一実施形態を示す概略構成図である。
このシステムは、LAN1を有する。このLAN1には、複数のIP電話端末2−1〜2−n(nは自然数)が接続されている。また、LAN1には、主装置3が接続されている。主装置3は、LAN1上に接続された複数のIP電話端末2−1〜2−n相互間の接続や、LAN1とIP網4との間を接続するもので、LAN1とIP網4との間における通信プロトコル及び信号フォーマットの変換機能を備えている。
【0013】
主装置3は、この発明に係わる機能として次のような機能を有している。図2はその機能構成を示すブロック図である。
すなわち、主装置3は、IP網インタフェース(I/F)部31と、LANインタフェース(I/F)部32と、パケット中継部33と、制御部34と、クロック発生部35とを備えている。これらIP網インタフェース部31、LANインタフェース部32、パケット中継部33及び制御部34は、データハイウェイ36を介して互いに接続されている。
【0014】
また、IP網インタフェース部31、LANインタフェース部32及びパケット中継部33は、PCMハイウェイ37を介して互いに接続されている。
IP網インタフェース部31には、IP網4が必要に応じて接続される。IP網インタフェース部31は、接続されたIP網4とPCMハイウェイ37との間でインタフェース処理を行なう。また、IP網インタフェース部31は、上記インタフェース処理に係わる種々の制御情報の授受を、データハイウェイ36を介して制御部34との間で行なう。
【0015】
LANインタフェース部32には、LAN1が必要に応じて接続される。LANインタフェース部32は、接続されたLAN1との間でインタフェース処理を行なう。また、LANインタフェース部32は、上記インタフェース処理に係わる種々の制御情報の授受を、データハイウェイ36を介して制御部34との間で行なう。
【0016】
パケット中継部33は、IP網4から受信した音声パケットをLAN1で取り扱い可能な音声パケットに変換してLAN1へ送出すると共に、LAN1から受信した音声パケットをIP網4で取り扱い可能な音声パケットに変換してIP網4へ送信する機能を有する。
【0017】
制御部34は、CPU、ROM、RAMなどを有して構成され、ソフトウェア処理により主装置3の各部の制御や上記LAN1とIP網4との間の接続制御を行なう。
クロック発生部35は、制御部34に対し制御処理を実行するために必要なクロック信号を供給している。
【0018】
ところで、この実施形態では、制御部34にタイムスタンプ情報送信機能341を備えている。タイムスタンプ情報送信機能341は、RTCP(Real time transport protocol control protocol)プロトコルに従い、クロック発生部35から供給されるクロック信号をタイムスタンプ情報として定期的に各IP電話端末2−1〜2−nに対し配信する。
【0019】
一方、各IP電話端末2−1〜2−nは、この発明に係わる機能として次のような機能を有している。図3はその機能構成を示すブロック図である。
IP電話端末2−1〜2−nは、LANインタフェース(I/F)部21と、バッファ22と、音声パケット処理部23と、音声入出力インタフェース(I/F)部24と、制御部25と、操作パネル26と、クロック発生部27とを備えている。
【0020】
LANインタフェース部21は、LAN1に関するインタフェース動作を行なう。つまり、LANインタフェース部21は、LAN1から送られてきた伝送パケットから音声パケットや制御データを抽出し、音声パケットをバッファ22へ、また制御データを制御部25へと与える。またLANインタフェース部21は、バッファ22から出力される音声パケットに、制御部25から与えられる制御データを多重してLAN1に送信する。
【0021】
バッファ22は、LANインタフェース部21から与えられる音声パケットを格納し、制御部25による制御の下、格納した音声パケットを音声パケット処理部23へと与える。また、音声パケット処理部23から与えられる音声パケットを格納し、LANインタフェース部21へと与える。
【0022】
音声パケット処理部23は、バッファ22から与えられる音声パケットをアナログの受話音声信号に変換して音声入出力インタフェース部24に与える。また、音声パケット処理部23は、音声入出力インタフェース部24から入力された送話音声信号をLAN1で取り扱い可能な音声パケットに変換してバッファ22に与える。
【0023】
音声入出力インタフェース部24には、マイクロホン28及びスピーカ29が接続されている。音声入出力インタフェース部24は、マイクロホン28により入力された送話音声信号を音声パケット処理部23に入力すると共に、音声パケット処理部23から出力された受話音声信号をスピーカ29から拡声出力する。
【0024】
制御部25は、CPU、ROM、RAMなどを有して構成され、ソフトウェア処理により本IP電話端末2−1〜2−nの各部の制御やLAN1を介して主装置3との間での通信処理を行なう。
【0025】
操作パネル26は、キースイッチ群などの入力デバイスやLCDなどの表示デバイスを有し、ユーザによる制御部25に対する各種の指示入力を受付けたり、ユーザに対する各種の情報報知を制御部25の制御の下に行なう。
クロック発生部27は、水晶振動子から成り、制御部25に対し制御処理を実行するために必要なクロック信号を与えている。
【0026】
ところで、この実施形態では、制御部25にタイムスタンプ情報抽出機能251と、バッファ制御機能252と、クロック制御機能253とを備えている。
タイムスタンプ情報抽出機能251は、LANインタフェース部21から供給される制御データからタイムスタンプ情報を抽出する。
【0027】
バッファ制御機能252は、クロック発生部27から供給されるクロック信号に同期した読み出しタイミングでバッファ22に格納された受話音声パケットを読み出して音声パケット処理部23へ与え、またクロック信号に同期した書き込みタイミングで音声パケット処理部23から出力される送話音声パケットをバッファ22に書き込む。
【0028】
クロック制御機能253は、タイムスタンプ情報抽出機能251により抽出されるタイムスタンプ情報と、クロック発生部27から供給されるクロック信号とを比較してクロック誤差を求め、このクロック誤差が所定値以下となるようにクロック発生部27のクロック発生周波数を制御する。
【0029】
次に、以上のように構成されたシステムの動作について説明する。
主装置3において、制御部34が図4に示すような制御処理を開始する。制御部34はまず、周知の起動処理を実行する(ステップST4a)。この起動処理としては、図示しないタイマを起動させる処理等が含まれる。クロック発生部35で発生されるクロック信号は、例えば保守者による手動操作に応じてIP網4のクロックに合わせられるものとする。
【0030】
続いて制御部34は、タイマにより計時される起動時からの時間が一定時間経過したか否かを監視し(ステップST4b)、経過した場合に(Yes)、クロック発生部35から発生されるクロック信号をタイムスタンプ情報として各IP電話端末2−1〜2−nに送信する(ステップST4c)。
【0031】
一方、例えばIP電話端末2−1において、制御部25が図5に示すような制御処理を開始する。この制御処理を開始すると、制御部25はまず主装置3からタイムスタンプ情報が送られてきたか否かを監視する(ステップST5a)。そして、タイムスタンプ情報が送られてきた場合に(Yes)、制御部25はタイムスタンプ情報とクロック発生部27から供給されるクロック信号とを比較して、クロック誤差を求め(ステップST5b)、このクロック誤差が所定値以下であるか否かの判断を行なう(ステップST5c)。この所定値は、図6に示すように、主装置3のクロックを基準とし、バッファ22がオーバーランまたはアンダーランを起こさない範囲を示している。
【0032】
ここで、クロック誤差が所定値を超える場合に(No)、制御部25はクロック発生部27のクロック発生周波数を上げる/下げるの2値PLL(Phase Locked Loop)制御を行ない(ステップST5d)、クロック誤差が所定値以下になるまでステップST5c及びステップST5dの処理を繰り返し実行する。
そして、ステップST5cにおいてクロック誤差が所定値以下と判断されたならば、制御部25は処理を終了し、次のタイムスタンプ情報の到来に対する準備に入る。
【0033】
以上のように上記実施形態では、主装置3において、クロック発生部35から発生されたクロック信号がタイムスタンプ情報として定期的にLAN1上の各IP電話端末2−1〜2−nに供給される。そして、各IP電話端末2−1〜2−nの制御部25において、クロック発生部27から発生されたクロック信号と主装置3から送られたタイムスタンプ情報とを比較することでクロック誤差が所定値を超えるか否か、つまりバッファ22におけるオーバーランまたはアンダーランを起こす範囲であるか否かが常時判定され、所定値を超える場合に、クロック誤差が所定値以下となるようにクロック発生部27のクロック発生周波数が制御されることになる。
【0034】
したがって、主装置3で生成されるクロック信号がIP網4上で使用されるクロック信号に同期している場合に、各IP電話端末2−1〜2−nで生成されるクロック信号をIP網4のクロック信号に同期させることができ、これによりバッファ22におけるオーバーランやアンダーランを避けることができ、音声通信を行なう際に発生する音声の抜けやノイズ等を低減することができる。
【0035】
また、上記実施形態によれば、主装置3のクロック発生部35から発生されるクロック信号をIP網4上のクロック信号に同期させるだけで、各IP電話端末2−1〜2−nそれぞれのクロック信号をIP網4上のクロック信号に同期させることができるので、各IP電話端末2−1〜2−nのユーザが自端末のクロックを調整する場合に比べて、調整作業の手間を大幅に軽減できる。
【0036】
さらに、上記実施形態によれば、LAN1上のRTCPプロトコルで規定される制御データ、つまりパケットに付加するタイムスタンプ情報を利用することで、新たに信号ラインを設ける必要がなく、主装置3のクロック信号を各IP電話端末2−1〜2−nに配信することができる。
【0037】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、各IP電話端末2−1〜2−nにおいて、クロック発生部27で発生したクロック信号と主装置3から送られてきたタイムスタンプ情報とを比較してクロック誤差を求め、このクロック誤差が所定値以下となるようにクロック発生部27のクロック発生周波数を制御する例について説明した。これに限ることなく、各IP電話端末2−1〜2−nにおいて、タイムスタンプ情報と自端末のクロック信号とを比較し、この比較結果からクロックがずれた分だけクロック発生部27のクロック発生周波数を制御するようにしてもよい。
【0038】
その他、システム構成や、主装置の種類やその構成、IP電話端末の種類やその構成、各制御の制御手順とその内容等についてもこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【0039】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、パケット伝送用のネットワーク上で音声通信を行なう際に、音声の抜けやノイズ等の発生を低減することが可能なネットワーク電話システムとその主装置及びネットワーク電話端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わるネットワーク電話システムの一実施形態を示す概略構成図。
【図2】図1に示した主装置の具体的構成を示すブロック図。
【図3】図1に示したIP電話端末の具体的構成を示すブロック図。
【図4】図2に示した主装置における制御部の処理手順及び処理内容を示すフローチャート。
【図5】図3に示したIP電話端末における制御部の処理手順及び処理内容を示すフローチャート。
【図6】主装置とIP電話端末との間のクロック動作を説明するために示す図。
【符号の説明】
1…LAN(Local Area Network)、2−1〜2−n…IP電話端末、3…主装置、4…IP網、21…LANインタフェース(I/F)部、22…バッファ、23…音声パケット処理部、24…音声入出力インタフェース(I/F)部、25,34…制御部、26…操作パネル、27,35…クロック発生部、28…マイクロホン、29…スピーカ、31…IP網インタフェース(I/F)部、32…LANインタフェース(I/F)部、33…パケット中継部、36…データハイウェイ、37…PCMハイウェイ、251…タイムスタンプ情報抽出機能、252…バッファ制御機能、253…クロック制御機能、341…タイムスタンプ情報送信機能。

Claims (5)

  1. クロック信号を生成する第1のクロック生成手段を有し、このクロック信号に基づき、パケットを伝送する内部通信ネットワークと、この内部通信ネットワークとは異なりかつパケットを伝送する外部通信ネットワークとの間を接続する主装置と、
    前記内部通信ネットワークに接続され、かつ音声入力手段、音声出力手段及び第2のクロック生成手段を有し、この第2のクロック生成手段で生成されるクロック信号に基づいて、前記音声入力手段から入力された音声信号を音声パケットに変換して前記内部通信ネットワークに送信すると共に前記内部通信ネットワークから受信した音声パケットを音声信号に変換して音声出力手段から出力する複数のネットワーク電話端末とを備えたネットワーク電話システムであって、
    前記主装置は、
    前記第1のクロック生成手段で生成されるクロック信号をタイムスタンプ情報として定期的に前記内部通信ネットワークを介して前記ネットワーク電話端末に送信するタイムスタンプ情報送信手段を備え、
    前記ネットワーク電話端末は、
    前記内部通信ネットワークから受信した受話音声パケット、及び前記内部通信ネットワークに送信すべき送話音声パケットを格納して出力するバッファと、
    前記第2のクロック生成手段により生成されたクロック信号に同期した読み出しタイミングで前記バッファに格納された受話音声パケットを読み出し、前記クロック信号に同期した書き込みタイミングで前記送話音声パケットを前記バッファに書き込むバッファ制御手段と、
    前記主装置から前記内部通信ネットワークを介して到来したタイムスタンプ情報を前記第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号と比較し、この比較結果に基づいて前記第2のクロック生成手段のクロック生成周波数を制御するクロック制御手段とを備えたことを特徴とするネットワーク電話システム。
  2. 前記クロック制御手段は、前記主装置から前記内部通信ネットワークを介して到来したタイムスタンプ情報と前記第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号とを比較してクロック誤差を求め、このクロック誤差が所定値以下となるように前記第2のクロック生成手段のクロック生成周波数を制御することを特徴とする請求項1記載のネットワーク電話システム。
  3. クロック信号を生成する第1のクロック生成手段を有し、このクロック信号に基づき、パケットを伝送する内部通信ネットワークと、この内部通信ネットワークとは異なりかつパケットを伝送する外部通信ネットワークとの間を接続する主装置と、
    前記内部通信ネットワークに接続され、かつ音声入力手段、音声出力手段及び第2のクロック生成手段を有し、この第2のクロック生成手段で生成されるクロック信号に基づいて、前記音声入力手段から入力された音声信号を音声パケットに変換して前記内部通信ネットワークに送信すると共に前記内部通信ネットワークから受信した音声パケットを音声信号に変換して音声出力手段から出力する複数のネットワーク電話端末とを備えたネットワーク電話システムで使用される主装置であって、
    前記第1のクロック生成手段で生成されるクロック信号をタイムスタンプ情報として定期的に前記内部通信ネットワークを介して前記ネットワーク電話端末に送信するタイムスタンプ情報送信手段を備え、
    前記ネットワーク電話端末にて、前記第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号を前記タイムスタンプ情報送信手段により送信されたタイムスタンプ情報と比較して該タイムスタンプ情報に合わせるようにしたことを特徴とするネットワーク電話システムの主装置。
  4. クロック信号を生成する第1のクロック生成手段を有し、このクロック信号に基づき、パケットを伝送する内部通信ネットワークと、この内部通信ネットワークとは異なりかつパケットを伝送する外部通信ネットワークとの間を接続する主装置と、
    前記内部通信ネットワークに接続され、かつ音声入力手段、音声出力手段及び第2のクロック生成手段を有し、この第2のクロック生成手段で生成されるクロック信号に基づいて、前記音声入力手段から入力された音声信号を音声パケットに変換して前記内部通信ネットワークに送信すると共に前記内部通信ネットワークから受信した音声パケットを音声信号に変換して音声出力手段から出力する複数のネットワーク電話端末とを備えたネットワーク電話システムで使用されるネットワーク電話端末であって、
    前記第1のクロック生成手段で生成されるクロック信号をタイムスタンプ情報として定期的に前記内部通信ネットワークを介して送信されるとき、
    前記内部通信ネットワークから受信した受話音声パケット、及び前記内部通信ネットワークに送信すべき送話音声パケットを格納して出力するバッファと、
    前記第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号に同期した読み出しタイミングで前記バッファに格納された受話音声パケットを読み出し、前記クロック信号に同期した書き込みタイミングで前記送話音声パケットを前記バッファに書き込むバッファ制御手段と、
    前記主装置から前記内部通信ネットワークを介して到来したタイムスタンプ情報を前記第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号と比較し、この比較結果に基づいて前記第2のクロック生成手段のクロック生成周波数を制御するクロック制御手段とを備えたことを特徴とするネットワーク電話端末。
  5. 前記クロック制御手段は、前記主装置から前記内部通信ネットワークを介して到来したタイムスタンプ情報と前記第2のクロック生成手段で生成されたクロック信号とを比較してクロック誤差を求め、このクロック誤差が所定値以下となるように前記第2のクロック生成手段のクロック生成周波数を制御することを特徴とする請求項4記載のネットワーク電話端末。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008252621A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Saxa Inc Ip電話機

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