JP2004343689A - 品質評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パケット交換網、特に音声ＶＯＩＰ網における通話品質を評価するための改良パラメーターを得る。
【解決手段】各パケットが通話データを有し、パケットのシーケンスから一組のパラメーターを抽出し、この一組のパラメーターに応じて、通話品質を評価する方法および装置において、ある記憶されたパケットの送信時間とその前に記憶されたパケットの送信時間との差およびこの記憶されたパケットの割り込み時間とその前のパケットの割り込み時間との差に応じて記憶されたパケットのシーケンスの各パケットについてジッターパラメーターを発生するサブステップ、および記憶されたパケットに対するジッターパラメーターの極性とその前の記憶されたパケットに対するジッターパラメーターの極性との差に応じて記憶されたパケットに対して連続正ジッターパラメーターを発生するサブステップを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、非介入式通話品質評価システムに関する。

通信リンクが伝達する信号は、数字化、暗号化や変調などのかなりの変形を受ける傾向があり、また損失の多い圧縮エラーや伝送エラーのために歪む傾向もある。

信号の品質を測定することを対象とする客観的な方法は開発が進行中であり、装置の開発、装置の試験、システム性能の評価に応用されている。

一部の自動化システムの場合、既知信号（基準信号）を、歪が発生しているシステム（試験すべき通信網や他のシステム）により再生し、劣化信号を誘導し、これと基準信号の無歪みバージョンと比較する必要がある。このようなシステムは、“介入式”品質評価システムとして知られている。というのは、試験中、試験対象のチャンネルは、一般的に、実際のトラヒックを伝達できないからである。

逆に、非介入式品質評価システムは、実際のトラヒックをチャンネルによって伝達している状態で、試験コールを必要とせずに使用できるシステムである。

非介入式試験が必要なのは、一部のテストでは試験コールが不可能なためである。もう一つの考えられる理由は、地理的な理由により着信点が多様な上によりわからないからである。さらに考えられる理由は、容量コストが試験対象ルートでは特に高くなるからである。一方、非介入式モニターの場合は、いつでも実際のコールに対処でき、性能に関する有意味な測定を実施できるからである。

公知の非介入式品質評価システムの場合、受信者パネルによって既に評価され、オピニオン平均値（Mean Opinion Score）（ＭＯＳ）が出ている、歪んだサンプルのデータベースを利用する。

ＭＯＳは、受信者パネルに方向の決まった質問をし、限られた回答選択肢を与えることによってシステムの通話品質に関して平均的な使用者の受信状態を見つけることを目的とする主観的な試験によって得られるものである。例えば、受信品質を定めるために、使用者に“通話の品質”をＢａｄからＥｘｃｅｌｌｅｎｔまでの五段階基準で評価することを求めている。このように、ＭＯＳの場合は、全受信者の評価を平均することによってある特定の状態を計算するものである。

品質評価システムを操作するためには、各サンプルをパラメーター化し、受信者が指摘するＭＯＳの予測を最適化するパラメーターの組み合わせを決定する。国際特許出願第ＷＯ０１/３５３９３には、非介入式品質評価システムに使用する通話サンプルをパラメーター化する一つの方法が開示されている。
国際特許出願第ＷＯ０１/３５３９３

本発明は、パケット交換網、特に音声オーバーインターネットプロトコル（ＶＯＩＰ）網における通話品質を評価するための改良パラメーターに関する。

本発明は、コールに関連し、各パケットが通話データを有し、かつ各パケットの送信時間を示す、割り込まれたパケットのシーケンスを記憶し、各割り込まれたパケットとともに、このパケットの割り込み時間の表示を記憶し、上記パケットのシーケンスから一組のパラメーターを抽出し、そしてこの一組のパラメーターに応じて、評価されたＭＯＳを発生する方法および装置において、
上記抽出ステップが、上記シーケンスのある記憶されたパケットの送信時間とその前に記憶されたパケットの送信時間との差およびこの記憶されたパケットの割り込み時間とその前のパケットの割り込み時間との差に応じて記憶されたパケットのシーケンスの各パケットについてジッターパラメーターを発生するサブステップ、および上記の記憶されたパケットに対する上記ジッターパラメーターの極性とその前の記憶されたパケットに対する上記ジッターパラメーターの極性に応じて上記記憶されたパケットに対して連続正ジッターパラメーターを発生するサブステップを有する上記方法および装置を提供するものである。

以下、例示のみを目的として、本発明の実施態様を添付図面について説明する。

図１について説明すると、インターフェース３を介して通信チャンネル２に非介入式品質評価システム１を接続する。このインターフェース３は、モニターされているデータと品質評価システム１との間に必要なデータ変換がある場合には、これを与える。後述するように、データ信号を品質評価システムによって分析し、得られた品質予測をデータベース４に記憶する。既に分析されているデータ信号に関する詳細も後で参照するために記憶しておく。さらに別なデータ信号を分析し、品質予測を更新し、所定の期間にわたって、品質予測を複数の分析されたデータ信号に関連できるようにする。

また、データベース４には、複数の異なる割り込み点からの品質予測結果を記憶することができる。データベース４については、ユーザー端子５を介してユーザーが遠隔地から問い合わせることができ、データベース４に記憶されている品質予測結果を分析、可視化することができる。

図２について説明すると、回線交換網２０とＩＰ網２６とのインターフェースでＶＯＩＰゲートウェイ４０がデータを転換する。ＩＰ網は、複数のＩＰルーター４６で構成する。ＶＯＩＰプローブ１０が、ＶＯＩＰコールをモニターし、ＩＰ網が与える通話品質を評価する。

ＶＯＩＰは、広く分類すれば、２つのシステムタイプに分割できる。即ち、インターネットを介して音声を伝えるシステムと、管理ＩＰ網を介して音声を伝えるシステムである。

ＶＯＩＰパケットシステムそれ自体は、定義が確立されている。即ち、コール制御シグナリング／抽出コール設定メッセージによってか、あるいはＶＯＩＰパケットを認識できるように構成することによって、ＶＯＩＰコールを識別できる。本発明のプローブ１０の場合、例えコールの開始をミスした場合でも、コールを識別できるため、ＶＯＩＰパケットを認識できる。このため、パケット流れおよび信号情報が異なるルートを介して伝わる場合の問題もなくなる。

ＩＰ網内部からのＶＯＩＰの通話品質をモニターするためには、高度非線形ＶＯＩＰゲートウェイ４０の明細を明らかにする必要がある。

プローブ１０の場合、異なるゲートウェイ構成が異なる応答方法でＩＰ送信の効果に応答するため、ゲートウェイの特性に従って各ゲートウェイの明細を明らかにする必要がある。

図３に、簡単なＶＩＯＰゲートウェイ４０の構成を示す。ジッターバッファー４１が、ＩＰパケット流れを受け取る。ジッターバッファー４１はジッターを排除し、シーケンスにミスのあるパケットがある場合には、これについて再命令を下す。次に、デコードする適正な時間シーケンスで通話デコーダー４２にパケットを送る。

エラー取り消し装置４３は、エラー取り消し方法を利用して、ミスしたパケットがある場合にこれをマスクし、音声信号を発生する。

ＶＯＩＰゲートウェイは多くのメーカーが生産しており、それぞれが数多くの異なるゲートウェイを生産し、いずれも動作がわずかに異なる。これらすべてのゲートウェイが所定のＩＰパケット流れから同じ通話品質を出力できることが理想的であるが、実際は、ゲートウェイが異なれば、同じＩＰパケット流れでも、通話品質スコアが異なる。

例えば、ジッターバッファー４１については、同じメーカーであっても、各種の異なるジッターバッファーアルゴリズムを使用することができる。ジッターバッファーの通話品質に対する影響は、特定のアルゴリズムおよびインプリメンテーションに大きく依存する。

通話デコーダーの場合、一般に規格化され、周知であるが、パケットを紛失場合の付加的なエラー取り消しの影響が異なってくる。ジッターバッファーアルゴリズムおよびエラー取り消しアルゴリズムはいずれも私有であることが多く、ゲートウェイ毎のバラツキが大きい。

従って、ＩＰパケット流れ（あるいは、場合によってはポストジッターバッファーパケット流れ）からの通話品質ＭＯＳを正確に予測するためには、本発明のＶＯＩＰプローブ１０などの非介入式予測装置の場合、使用している特定のゲートウェイに注意する必要がある。

プローブ１０は、支持されているＶＯＩＰゲートウェイの各異なるタイプ毎に校正する。校正する場合、広い範囲のネットワーク条件にわたってゲートウェイの通話品質性能を特性化する。ゲートウェイを特性化した後、この情報を構成ファイルに記憶する。このファイルは、命令に応じて、プローブ１０にロードし、精度の高い品質モニターリングを実現するために使用できる。

校正されていないゲートウェイを使用する場合も、同様に、プローブ１０を使用できるが、この場合には、出力は、ＭＯＳを表すことはない。

図４および図４ａについて、プローブを以下より詳しく説明する。図４に、品質評価プロセスを実行する手段を示し、図４ａに、図４の装置によって実行する方法ステップを示す。

ステップ７０の取り込みモジュール５０でＩＰパケットを取り込み、記憶し、取り込み時点を記録する。破損パケットがある場合には、これを廃棄する。ステップ７２で、取り込んだパケットがどのコールに属するかをコール識別モジュール５２で識別する。ステップ７４で必要なくなった取り込みパケットからの情報がある場合にはこれをプリプロセスモジュール５４で廃棄し、次のモジュールを考えて、メモリー条件および処理条件を少なくする。

リシーケンスバッファー５６を使用してパケットデータを記憶し、次のモジュールにデータを順次送るか、あるいはステップ７６において正確な時間でデータが到着していないことを表示する。本発明のこの実施態様で使用するリシーケンスバッファー５６は、単純な周期バッファーである。

ステップ７８で、音声駆動検出器５８がパケットを、通話あり、または無音、のラベリングを行う。“紛失”パケットについては、直前のパケットと同じ分類に分類する。

ステップ８０で、パラメーター化モジュール６０がパケットデータからパラメーターを抽出し、特定のコールに関連するパケットデータのシーケンスが伝える通話信号に対してありそうなＭＯＳを示す一組のパラメーターを発生する。

次に、予測モジュール６２を使用して、パラメーター化モジュール６０から受け取ったパラメーターのシーケンスに基づいてステップ８２でＭＯＳを予測する。ＭＯＳについては、特定のモニターされたコールに関連する所定数のパケットが受け取られるまで、計算されない。

以下、パラメーター化モジュールを図５〜図８について説明する。

特定のゲートウェイに使用するパラメーターについては、校正ファイル内で定義する。パラメーターの計算は、次のようにして行う。ＶＡＤモジュール５８から新しいパケットデータを受け取るたびに、基本パラメーターを計算する。時間の経過に従ってこれら基本パラメーターを各種の方法で結合し、“レベル２”パラメーターを計算する。このレベル２パラメーターを次に使用して、“レベル３”パラメーターを計算する。

図５および図５ａに、このプロセスの概略を示す。例えば、ＶＡＤモジュール５８からパケットデータ（Ｎｏ．５）を受け取った場合、ステップ８４で、ジッター、絶対ジッター、連続正ジッター、パケット損失などに関するパラメーターを計算する。これらパラメーターを前に計算した基本パラメーターと結合し、ステップ８６で、平均、分散、最大正値、最大負値、合計、差、通過平均、通過分散などのレベル２パラメーターを計算する。例えば、レベル２パラメーターとしては、ジッター平均、ジッター分散、絶対ジッター平均などがある。

ステップ８８で、これらレベル２パラメーターを同様の方法で前に計算したレベル２パラメーターと結合し、平均、分散、最大正値、最大負値などのレベル３パラメーターを計算する。例えば、レベル３パラメーターとしては、ジッター平均の最大正値、ジッター分散の分散などがある。

図６に、パラメーターを上記のように結合して、ステップ８８で最終パラメーター値を得る状態を示す。図示の実施例では、４つの基本パラメーターを結合して、各レベル２パラメーターを得るとともに、３つのレベル２パラメーターを結合して、レベル３パラメーターを得る。

最後に、所定数の前に計算したレベル３パラメーターを単純に合計するスライドウィンドウ機構を使用して、レベル３パラメーターを結合する。図７に、スライドウィンドウが前の３つのレベル３パラメーターを合計するスライドウィンドウ機構を示す。

次に、ステップ８４の基本パラメーター化の要部を示す図８について、基本パラメータージッターの計算を説明する。

ジッターは、定義すれば、２つのデータパケットを送信する間の経過時間と、２つのデータパケットを受信する間の経過時間との差である。

パラメーター化モジュール６０に新しいパケットデータを送信するたびに、以下のようにしてジッター基本パラメーターを計算する。データの各パケットは、パケットの送信時間を示すタイムスタンプをもつ。従って、２つのデータのパケットを送信している間の経過時間は、（パケットタイムスタンプ）−（前のパケットタイムスタンプ）に等しく、ステップ９１で計算する。取り込みモジュール５０によって記録された取り込み時間を使用して、２つのパケットを受信している間の経過時間を計算する。従って、２つのパケットを受信している間の経過時間は、（パケット取り込み時間）−（前のパケット取り込み時間）に等しく、ステップ９２で計算し、ステップ９３でこれら２つの値からジッターを計算することができる。

以下、基本パラメーター連続正ジッターの計算について説明する。

２つのデータのパケットを送信している間の経過時間が、２つのデータのパケットを受信している間の経過時間より長い場合、“ジッター”は正の値である。ジッターが正の値であることは、パケットがネットワーク内のどこかで並んで順番を待っている状態にあり、一緒に解除されることを意味する。

そして、ステップ９３でジッター値が計算されると、ステップ９４で連続正ジッター値が更新され、連続的に受信され、正ジッター値をもつパケットの数を示すことになる。

次に、基本連続正ジッター（ＣＰＪ）パラメーターの値を前と同様に使用して、ステップ９５における最大正値、ステップ９６における平均値（図示せず）、値の分散などのレベル２パラメーターを計算し、そして次に、ステップ９７における最大正値の平均またはステップ９８における値の分散の平均などのレベル３パラメーターを計算する。

例えば、最大正値の平均の計算は、次のようにして行う。
ＣＰＪ ：|０１０１２０１２３４５０１０１２０１２０|
サブウィンドウ：| | | | | |
最大正 ：| １| ２| ５| ２| ２|
平均 ：| ２．４|

なお、当業者ならば、上記方法は、通常のプログラム可能なコンピュータで実行でき、上記方法を実施するためにプログラム可能なコンピュータを制御する指令を解読するコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り式媒体で与えることできることを理解できるはずである。

また、本発明の範囲から逸脱することなく、上記実施態様に各種の変更、改変および／または追加をなすことができることも理解できるはずである。

非介入式品質評価システムの概略図である。 ＩＰ網と回線交換網との間のコールをモニターする非介入式品質評価システムを示すブロック線図である。 ＶＯＩＰゲートウェイを示すブロック線図である。 品質評価装置の機能ブロックを示すブロック線図である。 図４に示した装置によって実行されるステップを示すフローチャートである。 パラメーター化プロセスが発生するパラメーターを示す図である。 パラメーター化プロセスの概略を示すフローチャートである。 各種レベルにおけるパラメーターの結合を示す図である。 スライドウィンドウの使用を示す図である。 ある特定のパラメーターの計算を示すフローチャートである。

符号の説明

５０：取り込み、
５２：コールｉｄ、
５４：プリプロセス、
５６：リシーケンス、
５８：ＶＡＤ、
６０：パラメーター化
６２：予測

Claims (8)

1. コールに関連し、各パケットが通話データを有し、かつ各パケットの送信時間を示す、割り込まれたパケットのシーケンスを記憶するステップ（７０）、
   各割り込まれたパケットとともに、このパケットの割り込み時間の表示を記憶するステップ（７０）、
   上記パケットのシーケンスから一組のパラメーターを抽出するステップ（８０）、および
   この一組のパラメーターに応じて、評価されたオピニオン平均値（ＭＯＳ）を発生するステップ（８２）を有するパケット系通信網を介して伝達された通話品質を評価する方法において、
   上記抽出ステップが、上記シーケンスのある記憶されたパケットの送信時間とその前に記憶されたパケットの送信時間との差およびこの記憶されたパケットの割り込み時間とその前のパケットの割り込み時間との差に応じて記憶されたパケットのシーケンスの各パケットについてジッターパラメーターを発生するサブステップ（９３）、および
   上記の記憶されたパケットに対する上記ジッターパラメーターの極性とその前の記憶されたパケットに対する上記ジッターパラメーターの極性に応じて上記記憶されたパケットに対して連続正ジッターパラメーターを発生するサブステップ（９４）を有することを特徴とする通話品質評価方法。
2. 上記抽出ステップが、さらに、記憶されたパケットのシーケンスに対する上記の連続ジッターパラメーターの最大値を決定するサブステップ（９５）を有する請求項１記載の通話品質評価方法。
3. 上記抽出ステップが、さらに、記憶されたパケットのシーケンスに対する上記の連続ジッターパラメーターの分散値を決定するサブステップ（９６）を有する請求項１記載の通話品質評価方法。
4. 上記抽出ステップが、さらに、上記最大値のシーケンスに対する平均値を決定するサブステップ（９７）を有する請求項２または３記載の通話品質評価方法。
5. 上記抽出ステップが、さらに、上記分散値のシーケンスに対する平均値を決定するサブステップ（９８）を有する請求項３記載の通話品質評価方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の方法を実行するコンピュータプログラムを搭載したコンピュータ読み取り式媒体。
7. 請求項１〜５のいずれか１項記載の方法を実行するコンピュータプログラム。
8. コールに関連し、各パケットが通話データを有し、かつ各パケットの送信時間を示す、割り込まれたパケットのシーケンスを取り込み、記憶する手段（５０）、
   各割り込まれたパケットとともに、このパケットの割り込み時間の表示を記憶する手段（５０）、
   上記パケットのシーケンスから一組のパラメーターを抽出する手段（６０）、および
   この一組のパラメーターに応じて、評価されたＭＯＳを発生する手段（６２）を有するパケット系通信網を介して伝達された通話品質を評価する装置において、
   上記抽出手段が、上記シーケンスのある記憶されたパケットの送信時間とその前に記憶されたパケットの送信時間との差およびこの記憶されたパケットの割り込み時間とその前のパケットの割り込み時間との差に応じて記憶されたパケットのシーケンスの各パケットについてジッターパラメーターを発生する手段、および
   上記の記憶されたパケットに対する上記ジッターパラメーターの極性とその前の記憶されたパケットに対する上記ジッターパラメーターの極性に応じて上記記憶されたパケットに対して連続正ジッターパラメーターを発生する手段を有することを特徴とする通話品質評価方法。
   
   

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